MIF在低氧微环境调控人CESC成软骨及成骨分化过程中的作用机制研究

发布时间：2017-12-09 21:20

  本文关键词：MIF在低氧微环境调控人CESC成软骨及成骨分化过程中的作用机制研究

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【摘要】：背景及目的椎间盘退变是引发下腰痛最重要的原因。软骨终板(Cartilage endplate,CEP)的退变是椎间盘退变的始动因素之一。CEP退变的重要特征是软骨化程度降低而骨化程度增加。CEP中存在能向成软骨方向和成骨方向分化,可以起到修复CEP作用的软骨终板干细胞(Cartilage endplate stem cell,CESC)。CEP是一种无血管分布的低氧组织,在退变的CEP中,其生理性低氧微环境会遭到破坏。低氧对干细胞的分化具有显著的调控作用,目前低氧对CESC分化的作用尚无研究。巨噬细胞迁移抑制因子(Macrophage migration inhibitory factor,MIF)被认为是低氧诱导因子-1A(hypoxia-inducible factor-1alpha,HIF1A)的下游分子。MIF对软骨和骨代谢有调控作用,然而MIF对干细胞成软骨及成骨分化的作用却没有相关研究。本研究将着重研究HIF1A/MIF通路对CESC成软骨及成骨分化的调控作用。方法第一部分:CEP退变/低氧的情况检测及CESC原代分离培养收集椎间盘退变组和未退变组病人的CEP样本,检测两组样本中HIF1A/COL1/COL2表达量的差异;从CEP样本中提取并筛选CESC,并对干细胞特征进行检测。第二部分:研究HIF1A/MIF通路对CESC成软骨及成骨分化的调控作用在常氧和低氧条件下分别对CESC进行成软骨分化和成骨分化诱导,通过使用HIF1A的诱导剂/抑制剂,上调/下调MIF表达量来研究HIF1A/MIF通路对CESC成软骨及成骨分化的调控作用。第三部分:MIF调控SOX9/RUNX2的作用方式研究通过荧光素酶报告基因实验和染色质免疫共沉淀实验来研究在低氧条件下,MIF对SOX9/RUNX2的转录调控作用。第四部分:高通量芯片检测CESC在常氧/低氧下基因表达及可变剪接的变化使用HTA 2.0芯片对CESC在常氧/低氧下成软骨/成骨分化过程中的基因表达及可变剪接的变化结果第一部分:1.在退变的CEP中HIF1A表达量降低,COL2表达量降低,COL1表达量增加2.CESC具备间充质干细胞特性第二部分1.CESC在低氧环境下成软骨能力增强而成骨能力减弱2.低氧通过HIF1A增强CESC成软骨分化能力抑制成骨分化能力3.低氧/HIF1A对CESC分化的影响可以被MIF表达量的人为干预所逆转第三部分1.在CESC中,MIF在低氧条件下有入核现象2.在低氧条件下,MIF可以与SOX9启动子区域结合,促进转录活性;与RUNX2启动子区域结合,抑制转录活性第四部分将低氧/常氧两组样本间的差异表达基因(Differentially expressed gene,DEG)和可变剪接(Alternative splicing,AS)变化进行检测后所得的数据经过基因本体(Gene ontology,GO)分析和京都基因与基因组百科(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)信号通路分析,一些GO功能和通路被富集结论1.在退变的CEP中低氧微环境被破坏,CEP软骨化程度减少,骨化程度增加2.低氧通过HIF1A/MIF通路增强CESC成软骨分化能力抑制成骨分化能力3.低氧条件下,MIF入核对SOX9/RUNX2进行转录调控4.GO分析和KEGG分析富集了一些GO功能和信号通路,为研究低氧对CESC成软骨/成骨分化的调控提供了新的研究方向
【学位授予单位】：第三军医大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：R681.5

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