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甲状旁腺素相关肽（PTHrP）在体内不仅分布广泛,而且功能多样。PTHrP不同片段具有不同功能,其中核定位序列（NLS）能够介导PTHrP转位进入细胞核发挥胞内分泌的作用。为了研究PTHrP核定位序列（NLS）和C-末端的功能,我们实验室先前通过在小鼠84位氨基酸后面插入一个终止子TGA,构建了只表达PTHrP 1-84位氨基酸,而不表达PTHrP NLS和C-末端的PTHrP敲入（PTHrP KI）小鼠模型。PTHrPKI小鼠表现为明显的生长阻滞和成熟前衰老表型。因此,我们认为PTHrP核定位序列和C-末端具有重要的抗衰老作用。为了研究PTHrP核定位序列和C-末端在抗衰老中的作用及机制,我们利用基因工程的方法构建了 PTHrP87-139（含有NLS和C-末端）表达质粒PGEX-2TK-PTHrP87-139,转入大肠杆菌BL21中,IPTG诱导蛋白大量表达,利用GST亲和纯化系统纯化蛋白。通过Western blot证明我们纯化的基因重组PTHrP87-139蛋白具有免疫学活性。为了明确外源性PTHrP87-139蛋白是否能够进入细胞核,利用我们重组的PTHrP87-139处理PTHrP KI小鼠来源的骨髓间充质干细胞（BM-MSCs）,PBS作为对照,通过PTHrP C-末端免疫荧光染色的方法,检测了 PTHrP87-139的亚细胞定位。结果显示:在PTHrP87-139蛋白处理细胞3个小时后,细胞核内出现PTHrPp阳性荧光信号,而在PBS对照组细胞则检测不到核定位的PTHrPp阳性信号。为了进一步验证这一结果,我们利用合成的带FITC标记的PTHrP,87-139（PTHrP87-139-FITC）处理BM-MSCs,荧光显微镜下观察其亚细胞定位。结果发现:在PTHrP87-139-FITC处理15min后,细胞核内即出现荧光,3h后细胞核内荧光信号强度达到最强。这些结果说明外源性PTHrP87-139能够进入细胞核。为了研究外源性小鼠PTHrP87-139在促进骨髓间充质干细胞（BM-MSC）增殖和分化中的作用及机制,利用我们基因重组的PTHrP87-139处理野生型或PTHrP KI小鼠来源的骨髓细胞,通过细胞化学染色、PI单染或Annexin V和PI双染以及Western blot和real-time RT-PCR检测BM-MSC向成骨细胞分化的主控基因Runx2、原癌基因Bmi-1和细胞周期抑制因子p16、p21和p27表达水平的改变,观察了外源性PTHrP87-139对BM-MSC成纤维细胞集落形成单位（CFU-f）和碱性磷酸酶染色阳性克隆（CFU-fap）形成效率、骨髓间充质干细胞增殖、凋亡及细胞周期的调控分子表达的影响。结果显示:外源性PTHrP87-139能够增加CFU-f和CFU-fap形成效率,刺激细胞增殖,抑制细胞凋亡,上调Runx2和Bmi-1表达水平,下调细胞周期依赖性激酶抑制因子p16、p21和p27表达水平。这些结果说明PTHrP87-139能够通过上调Runx2和Bmi-1,下调p16、p21和p27,发挥促进BM-MSC增殖和向成骨细胞分化,抑制其凋亡的作用。、为了明确外源性PTHrP87-139在矫正PTHrP KI小鼠衰老表型中的作用及机制,利用基因重组的PTHrP87-139皮下注射予4天龄PTHrPKI小鼠,80μg/Kg,每日一次,持续10天,野生型和PTHrP KI对照组小鼠皮下注射等量PBS,观测小鼠体重及生存期,取2周龄小鼠胸腺和脾脏,通过组织病理学和细胞分子生物学的方法,观察了外源性PTHrP87-139对胸腺和脾脏形态学、细胞衰老和增殖以及细胞周期调控分子表达水平的影响;同时利用影像学、病理组织学和细胞分子生物学的方法,观察了外源性PTHrP87-139对骨骼生长、成骨细胞骨形成及相关调节分子表达水平的影响。结果发现:对照组PTHrP KI小鼠体重明显减轻,平均寿命为2周左右,而PTHrP87-139给药组PTHrP KI小鼠体重增加,平均寿命延长至3周左右。与对照组PTHrPKI小鼠相比,2周龄给药组PTHrP KI小鼠胸腺和脾脏大小明显增大,SA-β-Gal阳性细胞明显减少,Ki67阳性细胞明显增加,Bmi-1基因和蛋白水平表达上调,而p16、p21、p27基因和蛋白表达水平明显下调,但没有达到野生型小鼠的水平。与对照组PTHrP KI小鼠相比,PTHrP87-139给药组PTHrPKI小鼠骨密度增加,长骨增长,小梁骨容量、成骨细胞数、Ⅰ型胶原和骨钙素阳性面积均明显增加,PTH1R、Runx2和Bmi-1表达水平上调,而p16、p21和p27表达水平下调,但没有达到野生型小鼠的水平。这些结果说明PTHrP87-139能够通过上调Bmi-1,下调p16、p21和p27,抑制细胞衰老,促进骨骼生长和成骨细胞骨形成,而发挥延缓衰老的作用。本研究率先利用基因工程的方法成功制备得到了纯化的PTHrP87-139蛋白,通过体外研究证明了它能够转位进入细胞核,通过上调Bmi-1,下调p16、p21和p27发挥促进BM-MSC增殖并向成骨细胞分化,抑制BM-MSC凋亡的作用;通过体内研究证明了它能够通过上调Bmi-1,下调p16、p21和p27,抑制细胞衰老,促进骨骼生长和成骨细胞骨形成,而发挥延缓衰老的作用。本研究结果不仅揭示了 PTHrP87-139促进骨发生和延缓衰老的机制,而且为其用于抗骨质疏松和延缓衰老的临床研究提供了实验和理论依据。