目前,以内皮祖细胞(EPCs)复合种子细胞促进组织工程骨(TEB)的再血管化策略已获得广泛认可,而EPCs在成骨-破骨中的作用机制不明,成为制约TEB进一步研究和应用的瓶颈。我们前期研究表明EPCs可加速髓腔再通,促进新生骨改建塑形;且可在成骨微环境中激活C/EBPβ。在C/EBPβ可调控SDF-1a表达的基础上,我们推测EPCs可能通过C/EBPβ信号使高表达CXCR4的宿主破骨细胞前体在修复区募集,参与调节成骨-破骨平衡。基于此,拟模拟体内环境,将EPCs与宿主单核巨噬细胞共培养,检测C/EBPβ激活状况及其对趋化因子表达的变化;利用在体TEB模型,观察SDF-1/CXCR4表达及被拮抗后对破骨相关细胞向TEB迁移的影响;并尝试分析C/EBPβ信号对所募集破骨细胞前体的分化效应。我们期望通过本研究验证上述机理,拓宽EPCs的生物学研究,为EPCs更好地在TEB中应用提供理论基础。
endothelial progenitor cell;osteoclast;osteoblast;tissue engineering;Stromal Cell Derived Factor 1
本研究项目的结果包括三个方面内容(1)C/EBPβ对EPCs中SDF-1a表达的调控;(2)EPCs对破骨细胞前体生物学行为的调控及其作用机制,(3)复合EPCs 的组织工程骨体内移植后对于骨缺损再生修复过程的影响。本课题的主要研究发现包括 1.第一部分研究结果显示,C/EBPβ可以结合到小鼠EPCs细胞SDF-1a基因的启动子区域以调控EPCs中SDF-1a的表达,而EPCs中SDF-1a的表达变化会对破骨细胞前体的迁移能力产生直接影响。 2. 第二部分研究结果首次证实了,EPCs可通过分泌VEGF-A、SDF-1α以及TGF-β1等多种细胞因子,并经过PI3K/Akt、MAPK/ERK、TGF-β/Smad等多条信号通路促进RAW264.7细胞存活、迁移以及分化等生物学行为。 3. 第三部分研究结果表明,EPCs预血管化组织工程骨可加速骨缺损区的修复重建,包括骨组织的修复以及骨的重建塑形。EPCs预血管化组织工程骨不仅能促进早期恢复骨内血管以及骨缺损区的血供,也能促进髓腔等形态结构以及骨生物力学、骨密度等功能特性的恢复。