TRPV4调控人诱导多能干细胞来源间充质干细胞成骨分化的体外细胞实验

摘要

背景 间充质干细胞(mesenchymal stem cells,MSCs)在骨缺损的临床研究中应用广泛。有研究发现瞬时受体电位香草素通道蛋白4(transient receptor potential vanilloid channel protein 4,TRPV4)在骨细胞、破骨细胞和软骨细胞中均有功能性表达。人类TRPV4上有多个自然突变位点，这些位点的突变与短臂畸形、脊椎干骺端发育不良、萎缩性发育不良等人类骨骼病理有关，但其在MSCs中的作用尚未明确。目的 探讨TRPV4对人源诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cells, iPSCs)来源间充质干细胞(induced pluripotent stem cell derived mesenchymal stem cells, iMSCs)成骨分化的影响。方法 将iPSCs诱导成iMSCs，流式细胞术检测细胞表型；成骨、成脂、成软骨分化鉴定细胞的多向分化能力；对iMSCs进行成骨诱导，利用实时定量PCR和Western blot法分别检测在诱导后的不同时间点成骨相关基因表达以及TRPV4的基因和蛋白表达；茜素红染色检测小分子激动剂(GSK101)和抑制剂(GSK219)调控TRPV4功能对iMSCs成骨分化后钙盐沉积的影响；在不同硬度基质表面培养iMSCs，实时定量PCR和Western blot法分别检测TRPV4基因和蛋白表达。结果 本实验诱导的iMSCs具有间充质来源干细胞的典型特征；iMSCs成骨分化后成骨相关基因mRNA表达增加(P<0.01),TRPV4基因mRNA和蛋白表达均增加(P<0.01);TRPV4激动剂GSK101处理后iMSCs后茜素红染色面积较对照组增加(P<0.01),TRPV4拮抗剂GSK219处理i MSCs后茜素红染色面积较对照组减少(P<0.01)；在表面具有高硬度基质的细胞培养板上培养的i MSCs，其TRPV4基因m RNA和蛋白表达增加(P<0.01)。结论 TRPV4在iMSCs成骨分化过程中发挥正向调控作用；通过增加培养基质硬度可促进TRPV4表达从而调节i MSCs的成骨分化。

关键词

间充质干细胞 / 细胞分化 / 机械转导 / 成骨 / 离子通道

基金资助

国家自然科学基金项目(52072023)