Wnt信号通路调控造血干细胞自我更新的研究进展

造血干细胞是一类具有自我更新能力和分化成所有种类血细胞能力的多潜能干细胞,该类群细胞来源于中胚层细胞,最终定植于骨髓中。造血干细胞的增殖分化由多个信号通路精细调控,其中,Wnt信号通路在调控其自我更新的过程中具有重要作用。该文综述了多年来关于Wnt信号通路在脊椎动物(小鼠)造血干细胞自我更新中的研究,有助于了解Wnt信号通路的作用机制,也有望为改善体外增殖造血干细胞的效果提供理论支持。     

Wnt信号通路与神经干细胞

神经干细胞增殖、分化机制的研究为神经系统疾病治疗提供了新的途径,具有巨大的潜在应用价值和理论研究意义。业已发现,Wnt信号通路对神经干细胞的增殖发挥着决定性作用,但新近的研究却表明Wnt信号能够明显促进神经干细胞向神经元分化,这种不同的表现可能与神经干细胞的内在特点、周围环境及靶基因的不同有关。本文试从Wnt信号通路及其在调控神经干细胞的增殖、分化中的作用加以综述。     

Wnt信号通路对细胞增殖的调控

Wnt信号通路是一种在进化上高度保守的信号通路,在机体细胞的生长、发育以及代谢平衡等过程中发挥重要作用。细胞增殖是生物体生长、发育和遗传的基础。许多研究发现,Wnt信号通路中关键分子的变化会促进或抑制细胞增殖。现综述Wnt信号通路的组成、调控机理以及Wnt信号通路对细胞增殖的调控,并讨论基于Wnt信号通路影响细胞增殖的理论开发治疗癌症药物的可能性。     

TAZ介导的Wnt/β-catenin信号通路与骨髓基质干细胞的成骨分化

骨质疏松症是由于骨重建过程中骨形成和骨吸收失平衡导致骨总量丢失所致,与成骨细胞分化密切相关。Hippo通路影响着哺乳动物体内细胞增殖、分化和凋亡过程。Wnt/β-catenin通路在成骨细胞分化中扮演重要角色。Hippo下游的靶基因转录共激活因子TAZ脱磷酸化后具有促进骨髓基质干细胞(BMSCs)向成骨细胞分化,调节成骨特异基因骨钙素表达,调节骨、肾发育,激活Wnt/β-catenin通路转录反应的功能;而激活的Wnt/β-catenin通路能通过抑制β-catenin降解进而抑制TAZ的降解。因此,TAZ与Wnt/β-catenin通路相互调控。但是,对TAZ与Wnt/β-catenin通路串话是否影响BMSCs成骨能力尚不清楚。因此,深入研究TAZ介导的Wnt/β-catenin通路在骨代谢中的作用,将为深入了解骨质疏松的发病机制具有重要意义。     

纳米形貌诱导干细胞成骨分化的相关信号通路

目的:探究纳米形貌诱导间充质干细胞(MSC)分化中的作用以及相关分子机制。方法:利用阳极氧化法制备二氧化钛纳米管形貌,使用qRT-PCR技术,RNA-seq技术,分析接种在纳米形貌表面的间充质干细胞的基因表达情况。并筛选对成骨相关的信号通路中的成员,观察他们基因上调或下调情况。结果:在钛金属表面构建出了纳米形貌,利用实时定量PCR确定了成骨相关的基因:碱性磷酸酶(ALP),骨桥蛋白(OPN)和骨钙素(OCN)相比没有纳米形貌的钛片上培养的细胞均发生上调。通过对这些基因相关的成骨信号通路进行转录组数据分析(筛选基因P<0.05),发现在BMP2信号通路中的相关蛋白基因表达没有太大变化,同时Notch以及Wnt非经典信号通路中相关蛋白基因发生较为明显变化。结论:通过分析间充质干细胞成骨分化相关基因,以及转录组数据分析表明在纳米形貌诱导BMSC分化过程中,相对于平坦的表面,纳米形貌启动了Notch以及非经典的Wnt信号通路,因此表现出更加优良的促成骨分化的效果。     

蛋白质修饰对Wnt信号通路的调控

Wnt信号通路与细胞的生长发育和分化等密切相关,是细胞中重要的信号转导途径,在 多种癌症中,都有该通路的异常改变.Wnt信号通路主要是通过一系列蛋白将Wnt信号传导至β连环蛋白（β-catenin,β-cat）,使后者入核并与转录因子T细胞因子/淋巴细胞增 强因子（T cell factor / lymphoid enhancer factor,TCF/LEF）结合,从而促进下游基因的转录,进而调控细胞的多种生理过程.在该通路中,涉及轴蛋白（Axin）、结肠腺瘤样息 肉病蛋白(adenomatous polyposis coli,APC)、糖原合酶激酶3β (glycogen synthase kinase-3β, GSK-3β)、β连环蛋白和酪蛋白激酶I (casein kinase I,CKI)等众多调节因子,这些因子能发生多种化学修饰,如磷酸化、泛素化（ubiquitylation）、苏素化 (small ubiquitin related moditier,SUMO)和乙酰化等,从而影响β连环蛋白、T细胞因子的稳定性、细胞定位以及活性,最终起到调节Wnt信号通路的作用.     

Wnt 信号通路与骨髓间充质干细胞成骨之间的关系

Wnt信号通路是由Wnts诱发的一系列相互作用的分子组成。Wnt信号对骨髓间充质干细胞的影响在所有研究中均证实有明显作用,其可调节干细胞增殖、分化及凋亡。研究表明,抑制Wnt信号通路转导可使成骨细胞分化进程受阻,从而抑制骨形成;若诱导Wnt家族成员表达则可使成骨细胞特异性基因表达增加,促进骨形成。本文就Wnt信号通路的作用过程及其与骨髓间充质干细胞成骨诱导的关系做一综述。     

牙龈卟啉单胞菌感染通过Wnt通路调节牙周膜干细胞的成骨分化

目的 观察牙龈卟啉单胞菌(P.gingivalis)感染通过Wnt通路调节牙周膜干细胞(PDLSCs)成骨分化的作用。 方法 培养原代PDLSCs,分为常规处理的对照组、P.gingivalis感染的P.gingivalis组和P.gingivalis感染并用Wnt3a处理的P.gingivalis+Wnt3a组,成骨诱导后茜素红染色并检测A405值,Western blot检测Wnt通路分子的蛋白表达量,碱性磷酸酶(ALP)试剂盒检测ALP活力,PCR检测成骨标志基因Runt相关转录因子2(Runx2)、骨钙素(OCN)的mRNA表达量。 结果 与对照组比较,P.gingivalis组Wnt3a、βcatenin、pGSK3β的蛋白表达水平(0.33±0.07)、(0.27±0.08)、(0.44±0.09)以及成骨诱导后A405值(0.55±0.08)、ALP活力(20.14±6.54)U/mL和Runx2、OCN的mRNA表达量(0.45±0.09)、(0.51±0.07)均明显减少;与P.gingivalis组比较,P.gingivalis+Wnt3a组成骨诱导后A405值(0.89±0.15)、ALP活力(29.44±5.26)U/mL及Runx2、OCN的mRNA表达量(0.89±0.17)、(0.81±0.18)均明显增加。 结论 P.gingivalis感染能够抑制PDLSCs的成骨分化,抑制Wnt通路是可能的分子机制。     

Wnt信号通路对成纤维细胞Rat-1生长及表型的调控

构建Wnt-3a的真核表达拽体并稳定转染人鼠成纤维细胞Rat-1,建立Wnt信号通路持续激活的细胞模型,以探讨Wnt信号通路激活对咳细胞的牛K以及某些表型特征的影响。结果表明：Wnt信号通路持续激活时,Rat-1细胞形态表现为细胞长度的增加,其折光性以及呈绳索状的成束密集排布：MTT以及流式细胞仪检测表明稳定转染后细胞增殖率明显高于正常对照组,进入G2期的细胞增多,细胞增殖分裂能力增强：Transwell小窄迁移实验证实转染组的细胞迁移率略高于对照组,但无显著性差异;体外划痕实验表明,稳定转染后的Rat-1细胞在划痕后伤口愈合时问显著缩短。结果提示：体外Wnt信号通路的激沂能够引起成纤维细胞某些表型改变,并促进细胞增殖,加速体外伤口的修复。     

BMP9经Smad信号通路调控iSCAP成骨/成牙本质分化

目的：研究BMP9是否能够激活 iSCAP细胞中的Smad信号通路,以及Smad信号通路在BMP9诱导iSCAP细胞成骨/成牙本质向分化过程中的作用。方法：首先,采用Western印迹实验检测Ad-BMP9转染iSCAP后Smad1/5/8蛋白的磷酸化水平。随后,利用dnALK1重组腺病毒和BMP9条件培养基作用于iSCAP,Western印迹实验检测Smad1/5/8蛋白磷酸化水平;采用碱性磷酸酶（ALP）活性检测和染色方法分析早期成骨/成牙本质指标变化,茜素红染色法检测钙盐沉积程度;RT-PCR成骨/成牙本质相关基因Runx2、OCN、OPN和DMP1表达的影响。结果：BMP9可上调iSCAP中Smad1/5/8的磷酸化水平;dnALK1抑制BMP9条件培养基作用后,可抑制Smad1/5/8的磷酸化,iSCAP细胞中早期成骨/成牙本质标志物ALP活性和晚期成骨/成牙本质标志钙盐结节减少,重要成骨转录因子Runx2基因表达减少,成骨/成牙本质相关基因OCN、OPN、DMP1的表达也受到了抑制。结论：Smad信号通路在BMP9诱导iSCAP成骨/成牙本质过程中存在并起着重要作用。     

Wnt/β-catenin信号通路与干细胞衰老

Wnt/β-catenin信号通路作为一条进化保守的信号通路,有着广泛的生物学作用。研究发现,Wnt/β-catenin信号通路与干细胞衰老之间存在联系。激活Wnt/β-catenin信号通路可导致干细胞发生衰老变化,而抑制Wnt/β-catenin信号通路可延缓干细胞的衰老。本文对Wnt/β-catenin信号通路与干细胞衰老之间的关系及其作用机制作一综述。     

Wnt信号通路:调控机理和生物学意义

Wnt信号通路作为一种在进化中高度保守的信号通路,在生长、发育、代谢和干细胞维持等多种生物学过程中发挥重要作用。而Wnt通路的失控与癌症、肥胖和糖尿病等疾病的发生有密切联系。经典Wnt通路的调控过程,主要围绕beta-Catenin和TCF这两个关键调节因子进行,从而在转录水平上影响着大量与生长和代谢相关的靶基因的表达。本文将综合介绍近年来针对经典Wnt通路调控机理的研究进展,以及Wnt通路与疾病发生的关系。     

骨髓间充质干细胞分化为心肌细胞过程中Wnt信号通路的作用研究

骨髓间充质干细胞(bone marrow-derived mesenchymal stem cells,BM-MSCs)具有多向分化潜能,可以应用于修复细胞、组织、器官的损伤,通过干细胞移植疗法治疗多种疾病。BM-MSCs在一定的条件下可以诱导产生心肌细胞(cardiomyocytes,CMs),为治疗心血管疾病带来了希望。在心脏的分化过程中,Wnt信号通路发挥着非常重要的作用,因此对BM-MSCs分化为CMs过程中Wnt信号通路所发挥的作用做一简述。     

Notch信号通路对干细胞分化的影响

干细胞的增殖分化受到自身或外在、远程或近程多种信号通路的调控,而细胞之间的相互通讯在此过程中起到重要作用。Notch通路就是通过相邻细胞之间相互通讯调控细胞分化的重要信号通路之一,众多研究显示,该通路的活化在干细胞分化过程中发挥了重要调节作用,本文就此相关研究进展作一简要综述。     

外源性Wnt3a持续作用对小鼠胚胎干细胞Wnt／β-catenin信号通路的调控作用

目的观察Wnt/β-catenin信号通路是否在体外以外源性Wnt3a持续作用小鼠胚胎干细胞后被激活,并进一步调控该通路下游基因的表达。方法应用外源性Wnt3a持续作用ES-E14TG2a小鼠胚胎干细胞21d,通过细胞免疫荧光及Western Blotting检测细胞内β-catenin蛋白,以观察该蛋白的胞内积聚情况;同时QRT-PCR检测WNT下游靶标基因的表达量,采用完全随机F检验并用LSD法进行两两比较,来确定经典WNT／β-catenin信号通路是否被激活。结果ES-E14TG2a小鼠胚胎干细胞经Wnt3a连续培养21d后,β-catenin蛋白的细胞荧光明显较强,而对照组中的荧光强度较弱,说明细胞内β-catenin蛋白没有被降解而是在胞内大量积累;Western Blotting检测结果显示Wnt3a连续培养21d后ES-E14TG2a细胞内β-catenin蛋白条带明显比空白对照的蛋白条带粗;ES—E14TG2a细胞经wnt3a培养后Pitx2、Frizzled、Sox17的表达量均持续上升,Pitx2在培养7d、14d、21d分别为4．17±0．20、7．27±0．35、8．59±0．21（F=222．757,P=0．000）;Frizzled在培养7d、14d、21d分别为1．01±0．06、2．93±0．22、5．44±0．30（F=302．703,P=0．000）;Sox17在培养7d、14d、21d分别为8．45±0．41、18．35±0．17、34．93±0．16（F=7217．083,P=0．000）;Oct4培养到7d、14d的表达量持续增加分别为1．22±0．21、1．56±0．04,而连续培养21d后Oct4基因的表达量下降为1．15±0．07（F=8．827,P=0．016）。结论Wnt3a持续作用可激活Wnt／β-catenin信号通路,并调控下游基因的表达。     

非经典Wnt信号通路在心脏发育和干细胞向心肌分化中的作用机制

Wnt信号通路是一种哺乳动物进化保守的信号通路,在心脏发育和干细胞向心肌细胞分化中发挥重要的调控作用。经典Wnt信号通路主要调控早期心肌谱系提交,而非经典Wnt信号通路参与调控后续的心脏发育和分化。本文对非经典Wnt信号通路在心脏发育和干细胞向心肌细胞分化中的作用及其机制作一综述,以期为干细胞移植治疗缺血性心肌病提供参考策略。     

造血干细胞发育过程中的信号通路调控

血液系统是维持机体生命活动最重要的系统之一,为机体提供所需的氧气和营养物质,通过物质交换维持内环境的稳态,同时为机体提供免疫防御与保护。血细胞是血液的重要组成成分,机体中成熟血细胞类型起源于具有自我更新及分化潜能的多能成体干细胞—造血干细胞(hematopoietic stem cells,HSCs)。造血干细胞及各类血细胞产生、发育及成熟的过程称为造血过程,该过程开始于胚胎发育早期并贯穿整个生命过程,任一阶段出现异常都可能导致血液疾病的发生。因此,深入探究造血发育过程及其调控机制对于认识并治疗血液疾病至关重要。近年来,以小鼠(Mus musculus)和斑马鱼(Danio rerio)作为动物模型来研究造血发育取得了一系列的进展。其中,BMP、Notch和Wnt等信号通路对造血干细胞的命运决定和产生发挥了重要作用。本文对这些信号通路在小鼠和斑马鱼造血过程中的调控作用进行系统总结,以期能够完善造血发育过程的调控网络并为临床应用提供指导。     

Wnt信号通路调控脂肪发育与代谢的研究进展

肥胖是形成Ⅱ型糖尿病和心血管疾病的重要风险因子.Wnt信号通路是调控多个细胞发育与分化的重要信号因子.本研究介绍了脂肪组织结构、脂肪细胞分化的调控因子、经典和非经典Wnt信号通路.从肥胖与糖尿病的临床观察、脂肪分化与发育、线粒体代谢与炎症反应的角度,阐述了经典和非经典Wnt信号通路对脂肪发育和代谢的影响.     

血根碱通过NF-κB信号通路调控牙周膜干细胞成骨分化

摘要 目的：探究血根碱（SAN）对肿瘤坏死因子-α（TNF-α）处理的人牙周膜干细胞（hPDLSCs）成骨分化的影响及机制。方法：将hPDLSCs分为6组：Control组、TNF-α组、0.1SAN组、1SAN组、10SAN组和100SAN组,所有hPDLSCs均用成骨诱导培养液培养。除Control组外,其他组细胞培养液中均添加10 ng/mL的TNF-α。0.1SAN组、1SAN组、10SAN组和100SAN组细胞培养液中分别添加0、0.1、1、10和100 μmol/L的血根碱。各组hPDLSCs均在37℃、5% CO₂条件下培养21 d。通过可见光比色法检测碱性磷酸酶（ALP）活性。通过茜素红染色观察钙化结节形成,并统计OD_{562 nm} （代表钙化结节形成量）。通过qRT-PCR检测Runt相关转录因子2（RUNX2）、骨钙素（OCN）、osterix（OSX）、牙骨质附着蛋白（CAP）、Smad4转录水平。通过Western blot检测核因子-κB（NF-κB）p65磷酸化水平。结果：与Control组比较,TNF-α组细胞的相对ALP活性降低和钙化结节形成量以及RUNX2、OCN、OSX、CAP和Smad4的mRNA相对表达量降低（P<0.05）,p-NF-κB p65/NF-κB p65升高（P<0.05）。与TNF-α组比较,1SAN组、10SAN组和100SAN组的相对ALP活性和钙化结节形成量以及RUNX2、OCN、OSX、CAP和Smad4的mRNA相对表达量升高（P<0.05）,p-NF-κB p65/NF-κB p65降低（P<0.05）。结论：血根碱可促进TNF-α处理的hPDLSCs的成骨分化,其机制可能与抑制NF-κB的激活有关,血根碱可能是促进炎性微环境中hPDLSCs成骨分化的候选药物。     

骨和软骨干细胞的分化调控与细胞治疗

干细胞分化调控和细胞治疗为相关的骨关节疾病提供了新颖且有效的治疗策略。张晓玲课题组研究发现,地塞米松(Dexamethasone,Dex)可以使C/EBPα启动子甲基化,从而将骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells,BMMSCs)由成骨分化转向成脂分化。Li Cl激活的Wnt/β-catenin通路可以救援Dex对C/EBPα启动子的甲基化和成骨细胞/脂肪细胞的分化平衡,从而为地塞米松诱导的骨质疏松症提供了一个有效的治疗靶点。此外,张晓玲课题组发现了一个有趣的现象,关节软骨干细胞(articular cartilage stem cells,ACSCs)在骨关节炎(osteoarthritis,OA)早期阶段被激活,表现出短暂的增殖反应和尝试自我修复。而IL-1β能有效激活NF-κB通路,削弱ACSCs的损伤响应。NF-κB通路抑制剂可以援救ACSCs的软骨形成,诱导软骨再生,保护关节软骨损伤。同时,戴尅戎院士研究团队开发了一种基于富集骨髓间充质干细胞复合多孔β-磷酸三钙(β-tricalcium phosphate,β-TCP)的新的安全、有效的微创临床细胞治疗法,该细胞疗法能促进骨骼和软骨的修复和再生,避免了一些与细胞扩增有关的伦理问题,使得临床应用变得更便宜和更方便。