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作者：徐朱杰;王鹏;邱阳;闻邦俊;高爱国;刘仪;
单位：南京医科大学附属无锡人民医院,无锡临床医学中心骨科;南京医科大学第一临床医学院;
摘要：目的 评估缺氧环境下硫酸乙酰肝素（heparan sulfate, HS）的硫酸化修饰变化，以及差异硫酸化HS对骨髓间充质干细胞（bone mesenchymal stem cells, BMSCs）成骨分化和活性的影响。方法 挖掘缺氧BMSCs样本的转录组数据集并进行功能富集，蛋白质-蛋白质互作（protein-protein interaction, PPI）分析法筛选hub基因。进一步通过实时荧光定量聚合酶链式反应（quantitative real-time polymerase chain reaction,qPCR）进行关键基因的表达验证。HS及其差异硫酸化类似物处理BMSCs后诱导其分化，利用碱性磷酸酶（alkaline phosphatase, ALP）染色检测BMSCs的成骨细胞分化能力。另一方面，通过Western blot检测成骨细胞内ALP、骨形态发生蛋白2(bone morphogenetic protein 2, BMP-2)及骨钙素（osteocalcin, OC）的表达量，茜素红染色检测成骨细胞的矿化能力。最终通过小鼠体内给药验证差异硫酸化HS对骨影像学和组织形态学的影响，评估新生骨组织的水平。结果 转录组数据基因本体论（Gene Ontology, GO）富集结果显示差异表达基因（differentially expressed genes, DEGs）在硫酸化相关途径中富集明显。基因集富集分析（gene set enrichment analysis, GSEA）显示缺氧条件下，“SULFATION”途径表达下调。PPI网络分析发现各类算法中交互得分排名前三的为HS 3-O位和6-O位硫酸化相关的基因。qPCR验证了在缺氧环境中BMSCs的HS3ST1、HS3ST5及HS6ST3基因显著低表达。给药实验证实，6-O位高硫酸化HS类似物可诱导BMSCs分化为成骨细胞，且促进成骨细胞的成骨活性及矿化能力。动物实验结果显示，6-O位高硫酸化HS体内可明显提高小鼠新骨形成能力。结论 HS的6-O位硫酸化基团是BMSCs向成骨细胞分化、维持成骨活性以及促进骨形成的关键功能基团。
关键词：硫酸乙酰肝素;;缺氧;;硫酸化;;成骨;;骨质疏松
基金资助：无锡市科技局“太湖之光”科技攻关基础项目(K20231052);; 南京医科大学无锡医学中心一般项目(WMCG202515)
