[发明专利]AMPK激活剂在制备改善骨髓间充质干细胞内AMPK信号通路异常产品中的应用

说明书

本发明提供了AMPK激活剂在制备改善骨髓间充质干细胞内AMPK信号通路异常产品中的应用。体外实验证实低碱性磷酸酯酶症患者或ALPL敲除小鼠来源的骨髓间充质干细胞的成骨分化能力异常，信号通路蛋白芯片发现成骨分化能力异常的骨髓间充质干细胞的细胞内AMPK蛋白磷酸化显著下降，利用AMPK激活剂二甲双胍作用于成骨分化能力异常的骨髓间充质干细胞，使阻断的下游通路重新启动，恢复了成骨分化能力异常的骨髓间充质干细胞的成骨分化特性。

技术领域

本发明涉及生物技术领域，尤其涉及AMPK激活剂在制备改善骨髓间充质干细胞内AMPK信号通路异常产品中的应用。

背景技术

组织非特异性碱性磷酸酯酶(tissue-nonspecific alkaline phosphatase，TNAP)是由肝/ 骨/肾型碱性磷酸酶基因(liver/bone/kidney alkaline phosphatase，ALPL)编码的一种组织非特 异性的碱性磷酸酶，主要通过水解焦磷酸或多磷酸盐的磷酸酯键释放单磷酸发挥去磷酸化作 用。研究证实，组织非特异性碱性磷酸酯酶在生物体内利用磷酸酶特性通过去除LPS磷酸基 团达到去毒素作用。此外组织非特异性碱性磷酸酯酶水解焦磷酸盐释放的单磷酸盐结合钙离 子沉积在骨细胞外基质并结晶即骨骼矿化。组织非特异性碱性磷酸酯酶在维持机体骨骼矿化 和骨稳态发挥重要作用，同样在骨发育和骨缺损再生修复过程扮演重要角色。临床上ALPL 基因突变导致低碱性磷酸酯酶症(Hypophosphatasia，HPP)发生，患者临床表型主要伴随机体 骨骼发育畸形，存在骨骼严重矿化不足。由于HPP潜在致病的分子机理尚不十分清楚，目前 临床上治疗HPP患者采用的常规方案只能减缓或推迟骨量下降，不能从根本上解决骨发育缺 陷这一首要问题。

骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells，BMMSC)是存在骨组织中 的一种具有自我更新和多向分化潜能的干细胞，是骨组织中成骨细胞的祖细胞决定骨发育的 命运，其在骨折和骨缺损修复再生中也发挥关键作用。低碱性磷酸酯酶症患者骨髓内的骨髓 间充质干细胞由于ALPL突变可能导致细胞多项分化潜能和免疫调节等生物学特性出现异常， 尤其是分化为成骨细胞能力不足致使机体的骨骼发育出现异常。我们前期研究证实低碱性磷 酸酯酶症患者或ALPL敲除小鼠的骨髓间充质干细胞的成骨分化能力明显下降，这与低碱性 磷酸酯酶症患者或ALPL敲除小鼠骨量下降相吻合。同时，经信号通路蛋白芯片筛选发现 ALPL基因突变或ALPL敲除的骨髓间充质干细胞细胞内的AMPK信号及下游靶基因出现异 常。因此，以AMPK作为靶点通过小分子药物纠正骨髓间充质干细胞细胞内AMPK异常状 态，进而筛选出有效改善或恢复ALPL基因突变或ALPL敲除骨髓间充质干细胞的成骨分化 能力。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了AMPK激活剂在制备改善骨髓间充质干细胞 内AMPK信号通路异常产品中的应用。体外实验证实低碱性磷酸酯酶症患者或ALPL敲除小 鼠来源的骨髓间充质干细胞的成骨分化能力异常，信号通路蛋白芯片发现成骨分化能力异常 的骨髓间充质干细胞的细胞内AMPK蛋白磷酸化显著下降，利用AMPK激活剂二甲双胍作 用于成骨分化能力异常的骨髓间充质干细胞，使阻断的下游通路重新启动，恢复了成骨分化 能力异常的骨髓间充质干细胞的成骨分化特性。

为达到上述目的，本发明实施例采用如下技术方案：

本发明第一方面，提供了AMPK激活剂在制备改善骨髓间充质干细胞内AMPK信号通路异常产品中的应用，所述AMPK激活剂为二甲双胍。

本发明第二方面，提供了二甲双胍在调控基因RUNX2和OCN表达水平方面的应用。

本发明第三方面，提供了二甲双胍在制备骨相关疾病治疗药物制剂方面的应用。