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目的: 胚胎干细胞（embryonic stem cells，ESCs）来源于囊胚的内细胞团，具有自我更新和多向分化等特性。随着研究的深入，多种分化体系已被建立，现已证明ESCs向特定细胞分化的过程重现了体内胚胎发育的生物信息和调控模式，使之成为研究早期发育的重要工具。细胞分化命运的决定依赖于多种信号分子和转录因子精确而严格的调控。已有报道造血以及心脏谱系细胞来自中胚层起源的Flk1+祖细胞，虽然对调控造血和心脏两系分化的转录因子已有一定认识，但两种细胞命运在Flk1+祖细胞中是如何选择并确定的调控机制仍不完全清楚。 钙离子(Ca2+)是细胞内重要的第二信使，参与调控细胞的增殖、凋亡和分化等多种重要的生理过程。内质网是细胞内钙库，其上有两种重要钙离子通道，即三磷酸肌醇受体（inositol-1，4，5-trisphosphate receptors，IP3Rs）和兰尼碱受体（ryanodine receptors，RyRs）。IP3Rs有三种亚型，即IP3R1、IP3R2和IP3R3，且在小鼠胚胎干细胞(mouse ESCs，mESCs)中均有所表达，而RyRs在mESCs分化过程中才出现。三种亚型的IP3Rs功能上既有特异性，彼此之间也存在着代偿，但是目前对IP3Rs在ESCs分化过程中的确切作用和调控机制并未阐明。 方法: 本论文利用shRNA介导的基因沉默技术建立了IP3R1、IP3R2稳定敲低mESCs系;利用Cre重组酶技术建立了三亚型IP3Rs全敲除mESCs系(IP3Rs tripleknockout，IP3Rs-tKO)，通过碱性磷酸酶染色、免疫荧光、细胞倍增时间、细胞周期等指标分析其未分化状态;利用悬滴法体外分化模型，通过胚层和终末分化细胞标志基因的表达以及流式细胞术分析鉴定其分化能力;通过改变细胞内钙信号研究IP3Rs参与细胞命运决定的机制。 结果: 1.单亚型敲低IP3R1、IP3R2或者完全敲除IP3Rs三亚型对于mESCs多能性标志基因表达，碱性磷酸酶活性等自我更新特征没有影响; 2.单亚型敲低IP3R1、IP3R2均不影响三胚层标志基因、心肌前体转录因子以及心肌细胞特异基因的表达;具有跳动心肌细胞类胚体(embryoid bodies，EBs)的比例也没有发生改变; 3.与对照mESCs相比，IP3Rs-tKO mESCs在分化过程中心肌前体细胞以及心肌肌丝结构蛋白的编码基因表达增强，流式细胞术分析IP3Rs-tKO mESCs分化的cTnT+心肌细胞比例上升，但免疫荧光结果显示其分化的心肌细胞的肌丝形成未受影响，心肌细胞的钙瞬变参数与对照mESCs分化的心肌细胞相比无统计学差异; 4.定向诱导mESCs向造血前体细胞分化，基因表达谱分析显示与对照mESCs相比，IP3Rs-tKO mESCs造血特异性转录因子的表达减弱，流式细胞术分析结果也显示造血中胚层以及造血前体细胞的比例显著下降; 5.对照组和IP3Rs-tKO mESCs在分化第3天都存在自发钙瞬变，胞外零Ca2+情况下这种钙瞬变消失提示这种自发钙瞬变主要由胞外Ca2+参与介导。外源性加入促进IP3产生的血清或ATP引起对照mESCs约100％的细胞发生钙瞬变，而IP3Rs-tKO mESCs细胞中这种IP3触发的钙释放(IP3-induced calcium release，IICR)完全消失; 6.在分化过程中改变胞内游离钙离子浓度(cytosolic free concentration，[Ca2+]i)，或过表达下游钙敏感蛋白均可部分恢复IP3Rs缺失对造血前体细胞和心肌细胞的影响。 7.在分化过程中改变[Ca2+]i，或过表达下游钙敏感蛋白促进造血转录因子的表达。 结论: 研究结果表明IP3Rs介导的钙信号对mESCs自我更新的维持不是必需的;单亚型敲低IP3R1或者IP3R2对mESCs向心肌细胞分化没有影响，而敲除IP3Rs三亚型对mESCs分化有重要影响，提示亚型间在分化过程中存在代偿作用;从中胚层到造血或心脏谱系的命运决定受IP3Rs介导的Ca2+信号的精确调控，前者受Ca2+信号正调控，后者受Ca2+信号负调控;Ca2+信号对上述谱系命运的调控通过促进造血相关重要转录因子的表达介导。