低氧诱导因子-1α对骨形态发生蛋白2诱导的干细胞成软骨、成骨分化的影响

目的探讨低氧通路中关键转录调控因子低氧诱导因子-1α（hypoxiainduciblefactor-1α，HIF-1α）对骨形态发生蛋白2（bonemorpho-geneticprotein2，BMP2）诱导干细胞骨、软骨分化的影响，阐明HIF-1α在干细胞成骨、软骨分化中的作用。方法构建相应腺病毒AdBMP2、AdHIF-1α、AdGFP,单独或共同感染干细胞，Westernblot法检测成软骨、成骨分化关键转录调控因子Sox9、Runx2的表达，Real-timePCR法检测成软骨、成骨分化标志物COL2A1、aggrecan、COL1A1和ALPmRNA表达，Alcianblue、ALP及AlizarinredS染色检测软骨细胞外基质及骨基质钙盐沉积情况。进行干细胞裸鼠皮下移植，观察不同处理组形成骨块的组织结构情况，探讨HIF-1α对BMP2诱导干细胞成骨、软骨分化的影响。结果诱导分化后第1、3天，BMP2+HIF-1α组Sox9蛋白表达明显高于BMP2单独处理组，而BMP2+HIF-1α组Runx2蛋白表达明显低于BMP2单独处理组。诱导分化后第7、9天，BMP2+HIF-1α组COL2A1、aggrecanmRNA相对表达明显高于BMP2单独处理组（P<0.05），而BMP2+HIF-1α组COL1A1、ALPmRNA相对表达明显低于BMP2单独处理组（P<0.05）。Alcianblue染色发现BMP2+HIF-1α组软骨细胞外基质分泌多于BMP2单独处理组，染色更深；ALP染色发现BMP2+HIF-1α组ALP的活性弱于BMP2单独处理组；茜素红染色发现BMP2+HIF-1α组较BMP2单独处理组骨基质钙盐沉积更少；体内试验组织学观察见BMP2+HIF-1α组软骨成分更多，骨化不明显，BMP2单独处理组软骨成分少，软骨内骨化更明显。结论HIF-1α明显增强了BMP2诱导的干细胞成软骨分化，抑制了成骨分化及软骨内骨化，维持了软骨分化表型。