治療革蘭氏陽性菌或革蘭氏陰性菌感染用抗生素對間葉幹細胞骨化作用的影響

儘管先進的技術和新型抗生素，外科手術和創傷後的骨頭感染成為外科醫生的難題。目前，外科手術和有效的抗菌藥劑組合仍然是主要的治療方法。萬古黴素和頭孢他啶混合骨水泥已普遍成為感染治療的方法。萬古黴素有效對抗革蘭氏陽性菌，頭孢他啶有效對抗革蘭氏陰性細菌。作者針對治療骨缺損發展出生物可降解性的抗生素和間葉幹細胞釋放系統。然而，以往的研究主要利用缺乏感染性組成部分的模型。骨髓間葉幹細胞的功能活動可能因存在的發炎介質，以及堆積在慢性傷口內的細菌成分而改變。在本研究中我們將探討細菌的細胞壁成分LPS (lipopolysaccharide)，LTA (lipoteichoic acid)，萬古黴素和頭孢他啶影響骨髓間葉幹細胞成骨化的過程。微陣列分析是強大的技術來研究基因的表達。研究人員已將這項技術用於研究骨髓間葉幹細胞成骨化過程基因的表達。Wnt 信號傳導可以調節成骨標記 Cbfa1 的表達。表觀遺傳機制包括微小核醣核酸、組蛋白修飾和 DNA 甲基化。在人類骨髓間葉幹細胞微小核醣核酸圖譜分析顯示在未分化和分化細胞之間有33 個微小核醣核酸顯著改變。老虎黴素通過調節miRNA-199b-5p-HES1- AKT 途徑誘導細胞週期停滯和抑制膠質瘤生長。組蛋白修飾涉及乙醯化和去乙醯化，影響膜內骨化與軟骨內骨化。組蛋白去乙醯化酶抑制劑促進間葉幹細胞的成骨細胞分化。慶大黴素瞬間上調組蛋白去乙醯化酶1、3 和 4 的表現與誘導耳毛細胞缺失有關聯。SIRT1 和 SIRT4 差異調節幹細胞的自我更新、分化，和老化。雷帕黴素增加幹細胞SIRT1 而減少SIRT4 表達。然而， LPS，LTA，萬古黴素和頭孢他啶對間葉幹細胞 Wnt/β-catenin通路，微小核醣核酸分析，和組蛋白修飾的影響從未被報告。我們將建立 3 年的研究計畫。每年將從15 例接受骨折骨癒合不全或脊柱融合手術病人收取骨髓間葉幹細胞:第一年 (DNA 微陣列分析): 我們將利用微陣列研究LPS，LTA、萬古黴素和頭孢他啶影響間葉幹細胞骨化過程基因的表達。此外，我們將分析對骨髓間葉幹細胞Wnt 信號以及TCF 的轉錄調節。第二年 (微小核醣核酸分析): 我們將研究LPS，LTA、萬古黴素和頭孢他啶影響間葉幹細胞骨化過程微小核醣核酸的表達。間葉幹細胞中微小核醣核酸和Wnt/β-catenin 通路之間的交互影響。第三年 (組蛋白修飾分析): 我們將研究LPS，LTA、萬古黴素和頭孢他啶影響間葉幹細胞骨化過程中組蛋白修飾。我們將研究組蛋白去乙醯化酶、SIRT1、SIRT4、Wnt/β-catenin和微小核醣核酸的相互作用。

系統編號:PC10701-0806
原計畫編號:MOST106-2314-B182-011-MY2