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目的:骨髓基质细胞具有分化为多种细胞的潜力,成为目前骨再生领域的良好细胞来源。近来研究显示,多种因子在调节骨髓基质细胞成骨分化过程中发挥着关键作用。TGF-β信号参与从干细胞募集到终末分化再到骨形成和骨吸收等过程调节骨稳态,但在骨骼和许多其他组织中,TGF-β的作用是非线性的,TGF-β信号增加和减少都会产生骨质疏松表型,因此TGF-β信号产生这种明显矛盾现象的机制仍待进一步探究。TβRII是TGF-β信号通路关键分子,本研究利用TβRII的特异性抑制剂ITD-1降解TβRII,探究TGF-β信号对骨髓基质细胞成骨分化的影响及其可能的作用机制。方法:(1)ALP染色测定2μM、5μM、10μM的ITD-1对BMSCs成骨分化的抑制效果,以确定对成骨分化最佳的抑制浓度。Western Blot检测p-Smad2/3的表达,cck-8增殖实验检测细胞的增殖水平,流式细胞术检测细胞的凋亡水平来确定最佳作用浓度的安全性。(2)ALP染色、ALP活性检测、茜素红染色与定量以及qPCR检测成骨相关标志物的表达来确定ITD-1对BMSCs以及具有促成骨效应的Wnt/BMP信号诱导下的ST2细胞成骨分化的影响。(3)RNA-seq检测ITD-1对BMSCs中的mRNA的变化测定其生物学过程的改变。(4)油红O染色及qPCR检测脂肪细胞相关标志物明确ITD-1对BMSCs以及Wnt/BMP信号诱导下的ST2细胞向脂肪细胞分化的影响。结果:(1)10μM ITD-1能够达到近乎完全抑制BMSCs的ALP活性的效果,并且该浓度不会导致细胞死亡,但是会降低细胞的增殖水平。(2)ITD-1显著降低BMSCs以及Wnt/BMP信号诱导下的ST2细胞的ALP活性以及成骨相关标志物的表达。(3)RNA-seq结果显示相较于DMSO组,ITD-1处理后的BMSCs中TGF-β配体,受体,靶基因的mRNA表达显著降低,并且成骨分化相关标志物的mRNA表达也显著降低。GO与KEGG富集分析的结果显示,ITD-1组相较于DMSO组,大量的差异基因富集于脂肪细胞相关的信号通路中,提示BMSCs分化为脂肪细胞。(4)ITD-1能够显著增加BMSCs以及Wnt/BMP信号诱导下的ST2细胞的脂肪细胞数量以及脂肪细胞相关标志物的表达。结论:(1)TGF-β信号是骨髓基质细胞成骨分化所必需,阻断TGF-β信号骨髓基质细胞成骨分化不能进行,即使具有促成骨效果的Wnt信号和BMP信号的促成骨效应也不能实现。(2)TGF-β信号的阻断将导致骨髓基质细胞分化为脂肪细胞,TGF-β信号可能是骨髓基质细胞成骨-成脂分化的开关调控骨髓基质细胞定向分化,该发现可能为骨修复相关的研究,以及临床预防和治疗骨质疏松症提供新的靶点。