猪骨髓间充质干细胞成软骨分化过程能量代谢动态变化分析

作     者：薛明明 李冯淼 雒亚彪 杨晓阳 谢福音 产舒恒 汤启国 方美英 XUE Mingming;LI Fengmiao;LUO Yabiao;YANG Xiaoyang;XIE Fuyin;CHAN Shuheng;TANG Qiguo;FANG Meiying

作者机构：中国农业大学动物科学技术学院 中国农业大学三亚研究院 

出 版 物：《中国农业大学学报》 (Journal of China Agricultural University)

年 卷 期：2024年第29卷第2期

页      面：141-151页

核心收录：

学科分类：0905[农学-畜牧学] 09[农学] 

基　　金：三亚崖州湾科技城管理局2020年度科技计划项目(SKJC-2020-02-007) 国家自然科学基金项目(32072700 U22A20508) 国家重点研发计划(2022YFF1003401) 山东省重点研发计划农业良种工程(2022LZGQY007) 财政部和农业农村部国家现代农业产业技术体系(CARS-35) 

主　　题：猪 骨髓间充质干细胞 细胞分化 软骨细胞 能量代谢 

摘      要：为探究猪（Sus scrofa）骨髓间充质干细胞（Bone marrow mesenchymal stem cells, PBMSCs）成软骨分化过程中能量代谢动态变化以及与软骨形成之间的关系，本研究分离并鉴定猪骨髓间充质干细胞，并通过建立诱导分化培养体系获得猪软骨细胞。对PBMSCs成软骨诱导分化第1、6、12和18天的细胞进行软骨形成标记基因、能量代谢相关基因表达模式分析以及能量代谢产物含量检测，且对软骨形成标记基因与能量代谢产物进行相关性分析。结果表明：1）在成软骨分化过程，软骨形成标记基因II型胶原α1链（Collagen type II alpha 1 chain,COL2A1）、SRYbox转录因子9(SRY-box transcription factor 9,SOX9)、聚集蛋白聚糖（Aggrecan,ACAN）、基质金属蛋白酶13(Matrix metallopeptidase 13,MMP13)、RUNX家族转录因子2(RUNX family transcription factor 2,RUNX2)表达水平显著提高（P0.05）；糖酵解限速酶基因己糖激酶1(Hexokinase 1,HK1)、丙酮酸激酶L/R(Pyruvate kinase L/R,PKLR)和乳酸转运关键基因溶质载体家族16成员1(Solute carrier family 16 member 1,SLC16A1)表达水平显著提高（P0.05），葡萄糖转运关键基因溶质载体家族2成员4(Solute carrier family 2 member 4,SLC2A4)表达水平显著降低（P0.05）;2）随着成软骨分化时间增加，胞内ATP含量和葡萄糖含量显著降低（P0.05），胞内乳酸、乳酸和葡萄糖比率显著增加（P0.05）。3）成软骨分化关键基因与能量代谢产物的相关性分析表明，PBMSCs成软骨过程与糖酵解代谢显著相关（P0.05）。综上，本研究成功建立了一种诱导PBMSCs分化成软骨细胞的方法，并发现在间充质干细胞诱导成软骨细胞过程中，细胞氧化磷酸化水平逐渐降低，糖酵解代谢逐渐增强，为后续深入解析猪体长发育机制提供新视角。