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目的：①前期的研究表明，羟基磷灰石/细菌纤维素(HA/BC)，具有良好的生物力学性能。但并不知道HA/BC对于具有临床意义的人骨髓间充质干细胞(hBMSC)，是否也具有良好的生物活性。本研究观察其对hBMSC增殖和成骨分化的影响。②研究不同生物材料包括HA/BC和纯BC材料对hBMSC增殖和成骨分化的不同影响及其机制。③在体内，间充质干细胞的成骨分化受到多种因素的调控，研究BMP-2、Wnt及其信号通路对间充质干细胞成骨分化的影响。
方法：⑴从人的骨髓中分离hBMSC利用流式细胞仪检测细胞表面标志抗原；利用scan electric microscope(SEM)检测hBMSC是否能在HA/BC和BC材料良好的黏附生长；利用Alamar Blue的方法比较hBMSC在两种材料表面的增殖情况；利用碱性磷酸酶(ALP)pNPP定量的方法比较hBMSC在两种材料表面的ALP活性；利用real time RT-PCR方法比较hBMSC在两种材料表面的成骨分化标志基因ALP、骨桥蛋白(OPN)、骨涎蛋白(BSP)和骨钙素(OC)的表达。⑵利用腺病毒骨形态发生蛋白2(Adv-BMP-2)和LiCl，研究BMP-2和Wnt对C3H10T1/2和MC3T3-E1的ALP表达的影响，并研究该作用是否是剂量依赖；采用RT-PCR的方法检测成骨标志基因的表达。采用western blot的方法检测BMP-2下游基因ERK的表达。采用添加ERK的专一性抑制剂U0126的方法，检测ERK对细胞分化的影响。采用不同的分组，交叉加入Adv-BMP-2、LiCl及U0126，然后检查细胞分化的指标，研究信号通路之间的相互作用。采用在不同的时间点加入不同的信号通路激活剂，然后检查细胞成骨分化的标志，研究不同时间信号通路的不同作用。
结果：①细胞表面抗原的鉴定结果表明，hBMSC表达间充质干细胞表面抗原标志CD44、CD90、CDl05，不表达造血/内皮细胞表面抗原标志CD34、CD45。表达SEM的观察i正明，hBMSC能够在材料表面有效的黏附生长。与纯BC材料相比，hBMSC在HA/BC复合材料上细胞更加伸展，黏附更紧密，且能够产生伪足。Alamar Blue测定的结果，说明HA/BC复合材料与纯BC材料相比更有利于细胞的增殖。ALP定量测定的结果说明，在相同条件下HA/BC复合材料能更有效的提高hBMSC的ALP表达，这种促进作用即使在非诱导条件下也非常显著。从定量的real timeRT-PCR结果中可以看出，HA/BC复合材料可以明显地提高提高包括ALP、OPN、BSP和OC成骨标志基因的表达。②在培养的C3H10T1/2细胞中加入LiCl后，ALP染色和定量的结果显示，C3H10T1/2细胞的成骨分化得到促进，而且具有剂量依赖性。在培养的MC3T3-E1细胞中加入LiCl后，ALP染色和定量的结果显示，MC3T3-El细胞的成骨分化受到抑制，而且具有剂量依赖性。C3H10T1/2细胞在Adv-BMP-2诱导分化时，在不同时期加入LiCl，结果发现在早期加入，能够促进ALP的表达；在晚期加入，反而抑制ALP的表达。Western blot结果表明，ERK是BMP-2的下游。Wnt能够影响BMP-2下游的ERK的磷酸化状态，证明Wnt、BMP-2有相互作用。有趣的是ERK对Adv-BMP-2诱导的ALP活性起抑制作用。
结论：⑴hBMSC在两种生物材料表面上生长时，HA/BC复合材料与纯BC材料相比，能够促进hBMSC的增殖及其向成骨分化，这种促进成骨分化的作用不仅在成骨诱导条件下，在非诱导条件下也能明显的促进成骨分化。⑵HA/BC纳米复合材料更适合细胞的黏附。BMSC在HA/BC纳米复合材料和纯BC材料上生长和成骨分化的不同可能是因为化学成分和结构不一样。HA/BC纳米复合材料有良好的体外生物活性，有望在骨组织工程中得到应用。⑶LiCI能够诱导C3H10T1/2的早期成骨分化。在不同时期Wnt对BMP-2的成骨分化作用影响是不一样的，在早期可能起促进作用，晚期可能起抑制作用。Wnt能够促进BMP-2下游的ERK的磷酸化，且该作用被ERK专一的抑制剂U0126所抑制。证明Wnt通过ERK与BMP-2有相互作用。并且，ERK对BMP-2诱导的ALP活性起负调节作用。