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生物材料微纳形貌具有重要生物学功能,能够促进骨整合。对微纳形貌诱导骨髓间充质干细胞(BMSC)的分子机制研究,能够为新型生物材料的开发提供理论依据。通过文献调研发现,微纳形貌诱导BMSC分化过程中,物理因素相关的信号通路被启动,广泛参与调控BMSC成骨分化。机械应力是物理因素中的重要一员,它通过启动力学信号通路调控干细胞的分化、增殖、迁移等生命活动。但是,在微纳形貌诱导BMSC成骨分化过程中,机械应力的作用机制尚不清楚。本研究以不同孔径的二氧化钛纳米管为基底,探讨力学信号在微纳形貌诱导BMSC成骨分化中的作用。研究了力学通路相关蛋白F-actin、YAP响应微纳形貌刺激的作用机制。同时研究发现作为力学信号通路的潜在参与者AMOT130响应微纳形貌表达上调。利用该蛋白的激动剂,证实了AMOT130通过力学信号通路参与BMSC成骨分化过程,并确认了它在这一过程中的作用机制。具体方法、结果及结论如下。(1)通过转录组测序数据分析,探究BMP,Wnt,Notch以及力学信号通路在形貌诱导BMSC成骨分化中的作用,结果发现其中Notch、非经典Wnt以及力学信号通路相关基因表达量上调。结果表明:Notch、非经典Wnt以及力学信号通路参与微纳形貌诱导BMSC成骨分化。(2)使用免疫荧光、q RT-RCR等手段,检测微纳形貌上BMSC的F-actin发育,成骨特征基因以及YAP核定位。结果发现成骨特征基因表达上调,F-actin发育,YAP入核量增加。使用抑制剂(blebbistatin)抑制微纳形貌上BMSC的机械应力转导后,结果发现成骨基因表达降低,F-actin减少,YAP核内数量减少。由此得出结论:微纳形貌能够诱导BMSC成骨分化,并且力学信号通路参与调控这一过程。(3)利用AMOT130激动剂处理平坦钛片上BMSC,使用免疫荧光、q RT-RCR、Western blot等手段,检测F-actin发育,成骨特征基因、YAP核定位以及AMOT130表达。发现随着AMOT130的上调,平坦钛片上的成骨相关基因表达增高,F-actin发育,YAP入核量增加。综上,得出结论:AMOT130/YAP是介导微纳形貌信号转化为BMSC成骨分化的重要途径,可能通过级联反应:微纳形貌上调AMOT130表达;AMOT130稳定F-actin,促进后者发育;F-actin促使细胞质中的YAP进入细胞核;YAP作为共转录因子促进下游成骨相关基因表达。