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第一部分、TGF-β1对骨髓间充质干细胞迁移力及Snail表达的影响。
目的:研究转化生长因子β1(TGF-β1)对体外培养的骨髓间充质干细胞(MSCs)迁移力、对Snail及基质金属蛋白酶2(MMP-2)表达的调节作用,以探讨TGF-β1对骨髓间充质干细胞迁移力的影响及机制。
方法:采用密度梯度离心结合贴壁法分离、培养大鼠骨髓间充质干细胞(MSCs),用免疫荧光法对培养第3代的细胞进行鉴定。用改良的Transwell小室检测不同浓度TGF-β1对细胞迁移力的影响;在同一浓度TGF-β1作用下,RT-PCR检测MSCs细胞Snail及MMP-2 mRNA表达,Western blot及免疫荧光检测Snail蛋白表达,以及明胶电泳酶谱法分析上清液中MMP-2活力变化。
结果:密度梯度离心结合贴壁法能有效分离、纯化大鼠MSCs,免疫荧光检测显示培养的细胞CD29、CD44表达阳性,而CD34、CD45表达阴性。外源性TGF-β1对MSCs迁移力的促进作用具有剂量依赖性,在2 ng/ml时达到最高。MSCs同时表达Snail及MMP-2。在2 ng/mlTGF-β1刺激下,Snail mRNA及蛋白表达明显增高,MMP-2 mRNA及活力明显增高,与对照组相比具有显著性差异(P<0.01或P<0.05)。
结论:TGF-β1可上调Snail及MMP-2表达,显著提高MSCs的迁移力。
第二部分、TGF-β1促进骨髓间充质干细胞Snail表达的信号传导通路的研究。
目的:研究细胞外信号调节激酶1/2(extracellular signal-regulated kinase,ERK1/2)和PI-3K/Akt信号通路在TGF-β1引起骨髓间充质干细胞Snail表达改变中的调控作用。
方法:应用Western blot检测TGF-β1对P-ERK及P-Akt表达的影响以及以不同浓度ERK激酶特异性抑制剂(PD98059)或和PI3K通路特异性抑制剂(Wortmannin)干预后检测MSCs细胞ERK、Akt磷酸化水平变化,确定PD98059和Wortmannin分别抑制Snail诱导的MSCs细胞ERK激酶和Akt激酶磷酸化的有效浓度,进而用RT-PCR、Western blot技术研究其对TGF-β1诱导MSCs细胞Snail mRNA及蛋白水平影响。
结果:Western blot分析显示TGF-β1作用6h后MSCs细胞p-Akt和p-ERK水平较对照组明显增高;Wortmannin和PD98059可分别以剂量依赖性抑制MSCs细胞p-Akt和p-ERK水平;可有效抑制TGF-β1诱导的MSCs细胞ERK激酶及Akt激酶磷酸化的PD98059和Wortmannin相应浓度分别为30 μmol/L和40 nmol/L。PD98059(30 μmol/L)、Wortmannin(40 nmol/L)明显抑制了TGF-β1诱导的Snail mRNA及蛋白水平,而两者联合给予对MSCs细胞Snail mRNA及蛋白表达的抑制作用具有协同作用,与对照组相比,差异有统计学意义(P<0.05)。
结论:TGF-β1能促进MSCs的Snail的转录及蛋白的表达,且ERK1/2及PI3K转导通路的激活在此过程中具有调控作用。
第三部分、siRNA阻断骨髓间充质干细胞Snail基因表达的实验研究。
目的:研究体外化学合成siRNA在MSCs细胞中对目的基因Snail的干扰作用,建立利用RNA干扰技术研究基因功能的平台。
方法:以阳离子脂质体为载体,将化学合成针对Snail基因的siRNA,转染MSCs细胞,在mRNA水平和蛋白水平评价siRNA对Snail基因表达的抑制作用。
结果:三条siRNA中,Y2链具有最佳干扰效果,自转入细胞12小时起,在72小时内,可有效抑制MSCs细胞Snail基因的表达,使Snail基因的mRNA和蛋白表达量显著下降,与对照组相比,差异有统计学意义(P<0.05)。
结论:siRNA可以在体外培养细胞中有效的沉默Snail基因,为研究基因功能提供了一个快速、有效的系统。
第四部分、siRNA抑制Snail基因表达在TGF-β1调控骨髓间充质干细胞生长和迁移中的作用研究。
目的:以RNAi技术封闭MSCs细胞中Snail的表达,使外源性、一定浓度的TGF-β1刺激MSCs细胞Snail的转录受阻,检测转录因子Snail在TGF-β1调控MSCs细胞生长和迁移中的作用。
方法:用脂质体转染针对Snail基因的特异性小分子干扰RNA(siRNA),MTT法及流式细胞仪检测转染前后TGF-β1作用对细胞活力及细胞周期的影响,用改良的Transwell小室测定细胞迁移力,RT-PCR及明胶酶谱检测转染前后TGF-β1作用对MMP-2mRNA表达以及MMP-2活力的影响
结果:RNA干扰前MSCs在TGF-β1作用24h后平均每个200倍视野穿过滤膜的细胞数显著增加,差异有显著性意义。RNAi后MSCs在TGF-β1作用24h后平均每个200倍视野穿过滤膜的细胞数与正常对照组相比,差异无显著性意义。TGF-β1作用12 h MMP-2mRNA表达明显增高,与正常对照组相比具有显著性差异。RNAi后TGF-β1作用12 h MMP-2mRNA表达与正常对照组相比,无明显变化,差异无显著意义。明胶酶谱结果与RT-PCR一致。RNA干扰前后TGF-β1对细胞活力及细胞周期变化无影响。
结论:TGF-β1作用后MSCs迁移力及MMP-2表达增加是由Snail介导的,针对Snail的RNAi可阻断这一作用。