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间充质干细胞(mesenchymal stem cells, MSCs)是干细胞中最具有临床应用前景的成员，因其具有强大的分化能力和免疫调节作用，在损伤组织修复和免疫相关疾病的防治中发挥重要作用。定位于损伤部位的MSCs在损伤部位多种炎症因子的“驯化”下，具有不同的分化能力和免疫调节特性。我们的前期研究发现，MSCs的免疫抑制特性需要炎症因子的刺激，主要包括干扰素γ（interferonγ，IFNγ）和肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factorα，TNFα)等，然而MSCs的免疫抑制作用并不是始终保持不变的。除了表现在不同浓度炎症因子对MSCs免疫抑制作用的调控，而且还表现在不同种类炎症因子对其免疫抑制作用的调节。因此，炎症因子在MSCs免疫调节作用的发挥中起到不容忽视的作用。不仅如此，炎症因子还可以调控MSCs介导的骨修复。上述结果均表明MSCs生物学特性的可塑性，这可能也是诸多文献报道的MSCs在组织损伤修复以及免疫相关疾病治疗效果不稳定的原因。因此，研究炎症因子对MSCs分化以及免疫调节特性的调控，使我们能够更好地认识MSCs的细胞生物学特性，为临床应用提供理论依据。 骨桥蛋白(osteopontin, OPN)在机体各种组织中广泛表达，具有细胞外基质蛋白及炎症因子的特性，不仅参与成骨调节而且在炎症性疾病反应、自身免疫病、肿瘤中发挥重要作用。然而，OPN对于MSCs生物学特性是否有作用仍是未知。我们发现与野生型(wild-type，WT) MSCs相比，OPN-/-MSCs成脂分化速度显著加快，而成骨速度则减慢。为验证这一现象，我们用特异性siRNA敲除OPN，可以显著地促进间充质干细胞的成脂分化，同时抑制成骨分化。此现象在体内的异位成骨实验中得到验证，即与羟基磷灰石-磷酸三钙(Hydroxyapatite tricalcium phosphate，HA-TCP)共同植入裸鼠体内的OPN-/-MSCs成骨迟缓。在OPN-/-MSCs中重新表达OPN，也可以在一定程度上逆转恢复MSCs的成脂-成骨分化平衡。外加OPN和中和抗体实验表明OPN通过胞外形式发挥作用。阻断OPN已知的受体整合素αv/β1而非CD44，也可影响MSCs分化。进一步的研究表明OPN通过与受体整合素αv/β1相结合可抑制成脂过程中的关键信号通路:CCAAT/增强子结合蛋白(CCAAT/en hancer-binding proteins，C/EBPs)信号通路。与OPN体外调控MSCs成脂成骨分化平衡相一致，OPN-/-小鼠体脂比高于野生型，也就是说OPN缺失MSCs的成脂成骨平衡紊乱参与促进小鼠的体脂平衡。我们的研究阐明了炎症因子OPN与integrinαv/β1相互作用在调节MSCs成脂-成骨分化平衡中的新功能，为理解MSCs的分化特性及炎症因子与MSCs分化能力的关系提供了理论基础。 除了MSCs的分化能力，MSCs因其具有的免疫调节作用在免疫紊乱性疾病的治疗中占有重要地位。更重要的是，MSCs的免疫抑制作用是需要炎症因子的刺激，并且介导MSCs免疫抑制作用的核心分子具有物种差异性，在小鼠MSCs中是诱导型一氧化氮合成酶(inducible nitric oxide synthase，iNOS)，在人MSCs中是吲哚胺-2，3-双加氧酶。在小鼠MSCs中，iNOS的产生主要依赖于IFNγ和TNFα或IL-1的共同刺激，其中IFNγ是必不可少的。众所周知，同属干扰素家族的一型干扰素（IFNα和IFNβ）和二型干扰素(IFNγ)与TNFα协同均能很好的诱导小鼠巨噬细胞表达iNOS。然而，对于MSCs，一型干扰素-IFNα或IFNβ则不能替代IFNγ与TNFα组合诱导iNOS的表达。为了明确一型干扰素在MSCs中是否有信号转导，我们首先检测一型干扰素所调控的基因在MSCs上的表达。结果表明一型干扰素能上调MSCs上MHCⅠ的表达，其效果与二型干扰素无明显差别。然而一型干扰素可以消除MSCs的免疫抑制作用。鉴于IFNα和IFNβ对MSCs的调控作用相同，在后续实验中均采用IFNα。对于信号通路的分析发现，IFNα并未影响IFNγ受体表达、STAT1和NF-KB的磷酸化及其入核。萤光素酶实验和特异性寡核苷酸结合实验表明IFNα抑制STAT1的结合能力，而非NFKB。因此，IFNα通过抑制STAT1的结合能力减少iNOS的表达，从而降低MSCs的免疫抑制能力。MSCs免疫抑制的发挥还依赖于其表达的高水平趋化因子，借此其可以把T细胞等免疫细胞募集至MSCs附近。然而，microbead-based多通道细胞因子实验结果显示IFNα并未影响MSCs趋化因子的表达，因此，IFNα对MSCs免疫抑制作用的调节主要体现在调控iNOS的表达上，但是对趋化因子的表达没有显著影响。因此，我们假设IFNα可以通过抑制MSCs表达iNOS而使其发挥增强抗肿瘤免疫反应的能力，抑制肿瘤的生长。 综上所述，本人在博士研究生学习期间，通过一系列研究发现:1）炎症因子OPN与integrinαv/β1相互作用通过调控C/EBPs信号通路进而调节间充质干细胞成脂-成骨分化平衡中的新功能;2）IFNα与IFNγ对MSCs的免疫特性具有相反的调控作用，通过抑制STAT1的结合能力抑制iNOS的表达，消除MSCs对免疫系统的抑制作用，这也可能是IFNα用于临床治疗肿瘤的机制之一。这些研究使得我们更好的认识MSCs的细胞生物学特性，为应用MSCs进行组织修复和免疫紊乱性疾病的治疗提供理论基础。