目的:通过研究鸢尾素(Irisin)对大鼠BMSCs成骨分化的影响及相关信号通路,探讨Irisin作为组织工程骨生长因子的可行性及其对骨缺损愈合的影响。方法:体外培养大鼠BMSCs,分离纯化、鉴定;设置Irisin不同浓度组(0、80ng/mL、100ng/mL、120ng/mL),CCK-8法选择Irisin的最佳实验浓度。含有Irisin的培养液培养大鼠BMSCs为实验组,单纯培养液培养为对照组,3、7、14天进行茜素红、von Kossa钙盐染色;3、10天进行RT-PCR和Western bolt检测,分析成骨相关基因的mRNA及蛋白表达。建立股骨缺损的大鼠模型,实验分3组:实验组:Irisin复合支架;对照组:无Irisin复合支架;空白组。将三组材料植入大鼠模型的缺损区域,MicroCT、HE染色及免疫组化分析,检测缺损区域的骨愈合和皮质骨再生情况。结果:1.流式细胞测定表明:BMSCs表面表达CD29(98.4%±2.1%)在高水平,CD45(2.9%±0.4%)表达低水平。2.从3天开始浓度100ng/mL的培养液促进大鼠BMSCs增殖活性的效果逐渐明显(P<0.01)。3.实验组茜素红与钙盐染色的染色深度,钙结节大小和数量都明显高于对照组。4.实验组Sost mRNA及蛋白表达水平明显下降,而ALP、Lrp5、BMP2、Smad1的mRNA及蛋白表达水平明显增高,与对照组相比差异均有统计学意义(P<0.001)。5.骨缺损模型实验中MicroCT结果表明,空白组的缺损区域直至术后3个月没有显示出新形成的骨骼。实验组在移植后1个月开始可见一些散落的新形成的骨头,移植3个月时,与对照组相比,新形成的骨骼明显增加,填充整个缺陷区域。对缺损区域进行了定量分析结果表明,与空白组相比,实验组和对照组新形成的骨骼的骨体积明显增加(P<0.05),实验组中新形成的骨骼的骨体积分数和骨矿物密度、皮质骨体积明显高于对照组(P<0.05)。HE染色结果显示骨缺损的支架材料移植治疗诱导增加新骨的量,特别是当将支架复合Irisin时,使用Irisin复合支架则导致新的骨组织包围并逐渐替换了支架,从而组织封闭了手术缺损,且血管生成区域更多。免疫组化结果可以看出,可在各组移植区看到Sost蛋白的阳性表达(P<0.05),随着移植时间的延长Sost蛋白阳性表达的平均光密度值略有增加。结论:1.Irisin可在体外促进大鼠BMSCs增殖和成骨分化,可抑制Sost基因的表达,Wnt和BMP信号通路可能在Irisin促进大鼠BMSCs成骨分化中发挥作用。2.Irisin复合的组织工程支架能够促进临界骨缺损的修复,同时增加皮质骨量。Irisin具有良好的体内外成骨能力,有望成为一种具有发展前景的组织工程骨的生长因子。