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研究背景:临床发现患者如果颅脑损伤后,同时伴有其他部位骨折时,骨折部位的愈合速度明显快于单纯骨折(不伴有脑外伤的患者),此现象的机制可能与颅脑损伤后机体处于低氧环境有关。缺氧诱导因子-1α(HIF-1α)及其下游基因基质细胞衍生因子-1(SDF-1)在低氧环境下参与组织修复,两者与CXC趋化因子受体4(CXCR4,SDF-1的特异受体)形成HIF-1α/SDF-1/CXCR4信号轴。前期工作发现在颅脑损伤合并股骨骨折模型中,骨折周围组织中HIF-1α、SDF-1、CXCR4的表达均明显高于单纯骨折模型,且与骨痂形成情况存在正相关。那么HIF-1α/SDF-1/CXCR4信号轴是否为颅脑损伤时骨折加速愈合的一种机制?研究此信号轴有助于我们进一步探索颅脑损伤后骨折加速愈合的机制,为我们在临床中治疗骨折不愈合或延迟性骨愈合,甚至加速骨折愈合提供一条思路。在快速康复越来越成为医学发展主流的今天,此研究对骨折患者的快速康复具有重要意义。研究目的:研究HIF-1α/SDF-1/CXCR4信号轴在颅脑损伤后骨折愈合加速中的作用机制,为临床提供一条新的治疗思路。研究方法:1)通过ICR小鼠建立稳定的、可重复的颅脑损伤合并股骨干骨折的动物模型;2)采用全骨髓自然贴壁筛选法进行骨髓间充质干细胞的分离培养、扩增及鉴定;3)体内、体外驱化实验研究SDF-1/CXCR4信号轴对骨髓间充质干细胞的迁移作用;4)分析研究信号分子在缺氧情况下,促进HIF-1 α表达后、SDF-1、CXCR4在骨髓间充质干细胞中的表达情况,分别在常氧和缺氧的条件下,转染HIF-1 α siRNA抑制HIF-1 α的表达后,检测分析SDF-1、CXCR4在骨髓间充质干细胞中的表达情况。结 果:建立了稳定的、可重复的颅脑损伤合并股骨干骨折的动物模型;成功采用全骨髓自然贴壁筛选法进行小鼠骨髓间充质干细胞的分离培养、扩增及鉴定;SDF-1/CXCR4信号轴对MSCs的迁移存在剂量浓度依赖;阻断此信号轴可抑制MSCs的迁移至受损部位;在颅脑损伤缺氧环境中,过表达HIF-1 α信号后,SDF-1及其受体CXCR4在骨髓间充质干细胞中的表达也随之提高;转染HIF-1 α siRNA抑制HIF-1 α信号表达后,SDF-1和CXCR4在骨髓间充质干细胞中的表达则随之降低。结 论:HIF-1 α/SDF-1/CXCR4信号轴在颅脑损伤时骨折加速愈合发挥了关键作用;HIF-1 α对骨髓间充质干细胞SDF-1/CXCR4信号轴有调控作用;SDF-1/CXCR4信号轴对MSCs的迁移存在剂量浓度依赖。进一步研究此信号轴,可为靶向治疗骨折延迟愈合或者不愈合提供新的治疗靶点。