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目的:骨髓间充质干细胞(BMSCs)是一类具有自我更新能力和多向分化潜能的干细胞,在维持正常造血与骨生成中发挥重要的作用,其分化潜能的改变通常会引起疾病的发生。本实验主要探讨基质重塑相关基因7(Mxra7)调控骨髓间充质干细胞向成骨细胞分化的机制。方法:(1)使用MicroCT对野生型(WT)和Mxra7敲除(Mxra7-/-)小鼠(8周和9个月大,雄性)的股骨进行扫描分析和三维重建。(2)取WT和Mxra7-/-小鼠的股骨进行石蜡包埋、切片和HE染色,比较生长板和干骺端松质骨骨小梁的变化。(3)对WT和Mxra7-/-r小鼠股骨石蜡切片进行TRAP染色比较破骨细胞的变化。(4)将WT和Mxra7-/-小鼠股骨包埋进行冰冻切片,免疫荧光对成骨细胞特异性标志(Osteocalcin)进行染色,观察成骨细胞的变化。(5)BMSCs是成骨细胞的祖细胞,在骨形成的调控方面发挥重要作用,我们体外分离并培养WT和Mxra7-/-小鼠的BMSCs来进一步研究MXRA7在骨形成中的作用机制。(6)体外诱导WT小鼠来源的BMSCs向成骨细胞或脂肪细胞分化,同时检测Mxra 7信使RNA(mRNA)和蛋白的表达情况。(7)体外对WT和Mxra 7-/-小鼠来源的BMSCs进行成骨细胞和脂肪细胞诱导分化,检测MXRA7对其分化潜能的影响。(8)Western blot检测MXRA7调控BMSCs分化的信号通路。结果:(1)我们用MicroCT对WT和Mxra7-/-小鼠的股骨进行分析和三维重建,结果显示,Mxra7-/-小鼠股骨长度以及干骺端骨体积分数(BV/TV)与WT小鼠相比均降低,且随着年龄的增加,这种骨质减少的现象更加明显。(2)小鼠股骨切片HE染色显示Mxra7-/-小鼠股骨生长板的厚度低于WT小鼠,松质骨的骨小梁数量也明显减少。(3)小鼠股骨石蜡切片TRAP染色显示Mxra7-/-小鼠股骨组织破骨细胞数与WT小鼠相比无明显差异。(4)股骨冰冻切片免疫荧光染色显示Mxra 7-/-小鼠成骨细胞数量少于WT小鼠。小鼠股骨组织MicroCT和组织学的分析结果都表明Mxra7可能在骨形成中发挥重要作用。(5)WT小鼠来源的BMSCs在体外分化过程中Mxra7的mRNA和蛋白的表达分析结果显示,Mxra7的mRNA和蛋白的表达在成骨细胞分化过程中均增加而在脂肪细胞分化过程中降低。(6)我们利用Mxra7-小鼠和WT小鼠来源的BMSCs体外进行成骨细胞和脂肪细胞的诱导分化,比较成骨分化或脂肪分化相关基因的变化,结果显示Mxra7-/BMSCs与WT BMSCs相比成骨分化能力减弱,脂肪分化能力增强。且MXRA7蛋白可以恢复Mxra7-/-BMSCs向成骨细胞的分化。(7)我们发现Mxra7缺失可以通过降低ERK的磷酸化和β-catenin的活化来调控BMSCs向成骨细胞分化的过程。结论:本实验首次证明了 通过调节BMSCs向成骨细胞和脂肪细胞分化之间的平衡来调控骨形成。这一发现不仅可以帮助我们对于BMSCs分化的分子机制更加全面的理解,而且可以为临床上增加骨量或者骨修复提供新的治疗策略。