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骨性关节炎是一种普遍的关节退行性疾病,由于软骨关节无血管的结构,其自我愈合能力较低,目前缺少经济、易行且有效的防治方案。有研究表明在lubricin蛋白代谢异常的情况下会引起关节软骨的损坏。Lubricin蛋白是关节软骨中一个具有软骨细胞保护性的黏性糖蛋白,由prg4基因编码,主要存在于表区域软骨细胞和滑膜液,具有润滑和抗菌作用。研究显示,lubricin蛋白的降解和/或丢失会加速关节软骨的病变,促使关节感染、退化。近年来发现,一个新的杂环小分子,kartogenin(KGN),具有与转录生长因子-β1和骨形成蛋白-7(BMP-7)相似的作用效果(TGF-β1和BMP-7协同诱导lubricin蛋白的高量表达),可以诱导人类骨髓间充质干细胞(BMSCs)分化为功能性的软骨细胞并维持软骨细胞特征性蛋白(包括lubricin蛋白)的稳定表达。然而TGF-β1,BMP-7和/或KGN对lubricin蛋白表达、BMSCs的软骨分化能力的调控和分子途径还未有研究。本文探究了BMSCs体外体系在TGF-β1,BMP-7和/或KGN的刺激下胞内和胞外的lubricin蛋白和总的GAGs的表达变化,结果显示:在BMSCs体外体系中同时添加TGF-β1,BMP-7和KGN培养一周后,BMSCs仍然维持其恒定的增殖率;TGF-β1,BMP-7和KGN还可以引起lubricin蛋白在转录水平和翻译水平的上调表达,并且具有协同作用;同时该处理组下的BMSCs的软骨分化程度也是最高的。这些结果表明,TGF-β1,BMP-7和KGN的协同作用可以同时提高lubricin蛋白的积累和BMSCs的软骨分化水平。通过对几个关键基因的定量研究还发现,TGF-β1,BMP-7和KGN的协同作用可能改变了c-Myc和adamts 的信号通路,从而增加了lubricin蛋白的合成并减弱了其降解,使得lubricin蛋白更大化地增加积累。另外,低氧信号通路、Wnt信号通路及相关的核内相关因子也有可能参与了lubricin蛋白的积累途径。研究还发现,培养21d的BMSCs体外体系中在同时存在TGF-β1,BMP-7和KGN并伴随葡萄糖酸钙的加入时,可提高胞外lubricin蛋白的分泌量;在Ca2+浓度为10-1M时prg4显示了最大的表达量。同时葡萄糖酸钙的加入也未对细胞的增殖起抑制或毒性作用。这些结果证明在将来的再生医学的关节疾病的治疗中,对于获得性或基因型lubricin蛋白缺失的病人,利用某些生长因子和小分子的协同作用,提高关节缺损部位中lubricin蛋白的积累可能是一种有效的治疗关节疾病的新方法。该论文为以后相关的临床试验研究提供了初步的理论基础。