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目的： 我们前期的研究发现骨髓间充质干细胞(MSCs)可通过与骨肉瘤细胞的相互作用促进肿瘤的生长和肺转移。本研究旨在进一步探讨肿瘤微环境中间充质干细胞与骨肉瘤细胞相互作用的分子机制,为骨肉瘤诊断和治疗提供新的方法。 方法： (1)骨肉瘤对间充质干细胞成骨分化的影响:体外对MSCs进行成骨诱导,采用碱性磷酸酶染色及定量、茜素红染色和钙沉积定量、成骨相关基因表达检测等方法,观察骨肉瘤细胞系Saos-2条件培养基和IL-6对其成骨分化的影响。在成骨过程中,用ELISA检测IL-6的表达量,用westem blot方法检测β-catenin和STAT3通路的变化。最后检测STAT3通路抑制后β-catenin的表达变化。 (2)IL-6/STAT3通路在骨肉瘤细胞生长和转移中的作用:用IL-6中和抗体处理MSCs条件培养基,观察处理前后Saos-2细胞中STAT3通路的激活情况。然后检测STAT3通路被AG490和小干扰RNA抑制后,增殖和凋亡相关基因的表达。研究IL-6/STAT3通路在体外对Saos-2细胞增殖、凋亡、迁移和侵袭能力的影响。最后在小鼠动物骨肉瘤模型中,用AG490阻断STAT3通路,观察骨肉瘤的生长、肺转移、凋亡情况以及对小鼠存活的影响。 (3)miR-21对骨肉瘤细胞生长的作用:MSCs条件培养基在用IL-6中和抗体处理前后,对两种骨肉瘤细胞系(Saos-2和U2-OS)细胞中miR-21表达的影响,并进一步验证IL-6对骨肉瘤细胞中miR-21表达的促进作用。然后对骨肉瘤细胞中miR-21进行高表达和抑制,检测细胞中VEGF的表达、肿瘤细胞的凋亡和抗凋亡能力、侵袭能力的变化。最后研究miR-21的作用是否可能通过PTEN/AKT通路实现。 结果： (1)骨肉瘤对间充质干细胞成骨分化的影响:Saos-2条件培养基在体外可以显著抑制MSCs细胞的成骨分化,MSCs成骨过程中IL-6、β-catenin和p-STAT3的表达均随着时间而下降,但是Saos-2条件培养基又可以上调这三者的表达。IL-6可以抑制MSCs的成骨并激活MSCs中的STAT3通路,而STAT3通路的激活可以促进β-catenin的表达。 (2)IL-6/STAT3通路在骨肉瘤细胞生长和转移中的作用:MSCs通过IL-6激活Saos-2细胞中STAT3通路,激活的STAT3通路可以促进Saos-2细胞的增殖。MSCs可以通过IL-6/STAT3通路抑制顺铂诱导的Saos-2细胞凋亡,并提高其迁移和侵袭能力。体内阻断STAT3通路后,骨肉瘤的生长和肺转移都受到显著抑制,小鼠生存时间延长。 (3)miR-21对骨肉瘤细胞生长的作用:MSCs通过分泌IL-6促进骨肉瘤细胞系Saos-2和U2-OS中miR-21的表达,而miR-21对这两种骨肉瘤细胞的增殖均有促进作用。骨肉瘤细胞中高表达miR-21可以促进VEGF的表达、抗凋亡能力和侵袭能力;而miR-21的抑制则有相反的作用。对STAT3通路的抑制可以下调miR-21的表达,而低表达的miR-21又可抑制PTEN/AKT和STAT3通路。 结论： (1)Saos-2细胞在体外对MSCs细胞的成骨分化有抑制作用,其机制可能是通过促进MSCs分泌IL-6并激活STAT3和β-catenin通路。 (2)MSCs通过IL-6/STAT3通路增强骨肉瘤细胞在体内和体外的增殖、抗凋亡、和迁移侵袭能力。 (3)MSCs通过IL-6/STAT3通路促进骨肉瘤细胞中miR-21的表达,后者对骨肉瘤生长、侵袭和抗凋亡能力有促进作用,具体机制可能是通过激活PTEN/AKT通路起作用。