bFGF调控PDGFRα在辐射诱导人骨髓间充质干细胞损伤修复中的作用及机制

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骨髓属于辐射高度敏感组织,骨髓造血损伤是辐射损伤的基本表现之一,其中骨髓间充质干细胞功能损伤是关键。辐射诱导骨髓间充质干细胞功能损伤主要表现为增殖、成骨分化抑制,与骨髓成骨细胞的数量与造血功能活跃程度密切相关。因此,修复骨髓间充质干细胞,对于快速修复骨髓造血损伤具有重要意义。碱性成纤维生长因子(basic fibroblast growth factor,bFGF)是近期发现能提高神经干细胞抗辐射能力的高效安全抗辐射因子,然而bFGF对其他类型干细胞,尤其是对辐射后人骨髓间充质干细胞损伤修复中的作用如何,目前尚未见文献报道。血小板源性生长因子受体α(platelet derived growth factor receptor alpha,PDGFRα)是最近发现调控间充质干细胞增殖、成骨分化的关键蛋白,我们前期研究发现bFGF能够调控PDGFRα的表达。为了探讨bFGF调控PDGFRα表达在辐射诱导人骨髓间充质干细胞损伤过程中发挥的作用及机制,本课题采用不同辐射剂量和不同bFGF浓度处理人骨髓间充质干细胞,构建人骨髓间充质干细胞辐射损伤模型和损伤后的bFGF作用模型,通过CCK-8法、流式细胞术、Western blotting、茜素红染色等方法检测辐射和bFGF对人骨髓间充质干细胞增殖、凋亡、成骨分化的影响,筛选最佳辐射剂量和最适bFGF作用浓度通过Western blotting法探索辐射和bFGF对PDGFRα表达的影响及机制。研究结果如下:1.实验所用细胞经形态学、分化潜能、表面标志物三方面鉴定,符合人骨髓间充质干细胞典型特征。2.辐射组间充质干细胞增殖低于未辐射组(P<0.05),辐射后间充质干细胞增殖能力损伤,且辐射剂量越大,损伤越严重。3.辐射组人骨髓间充质干细胞成骨分化标志物Runx2水平和钙结节数低于未辐射组(P<0.05),辐射后间充质干细胞成骨分化能力损伤。4.12Gy剂量以内辐射后,无明显间充质干细胞凋亡现象出现,仅辐射早期(24小时)12Gy剂量组出现显著细胞凋亡(P<0.05)。5.添加bFGF作用后,人骨髓间充质干细胞增殖能力修复(P<0.05),但是高浓度20ng/ml bFGF无作用效果(P>0.05),5ng/ml修复作用最明显。6.添加bFGF作用后,人骨髓间充质干细胞成骨分化标志物Runx2表达和钙结节数明显增加(P<0.05),成骨分化能力修复。7.PDGFRα表达水平,辐射处理组明显低于未辐射组;而添加bFGF作用的辐射组则明显高于单纯辐射组。以上结果表明:1.辐射显著损伤人骨髓间充质干细胞增殖、成骨分化功能,但是12Gy剂量以内辐射不会引起显著的细胞凋亡。2.bFGF能够修复辐射诱导的人骨髓间充质干细胞增殖、成骨分化功能损伤,且5ng/ml浓度作用最显著。3.人骨髓间充质干细胞增殖、成骨分化功能损伤与辐射诱导细胞PDGFRα表达下调相关;PDGFRα表达上调参与了bFGF修复人骨髓间充质干细胞辐射损伤的过程。
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