发育生物学证实,颅颌面骨来源于颅神经嵴外胚层间充质,躯干四肢骨来源于中胚层,两者具有不同的胚胎发生来源。研究表明,不同胚源人骨中蕴含的骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells,BMSCs)存在显著的功能差异,可能是影响骨移植愈合的关键因素之一。近年来,BMSCs促血管生成(pro-angiogenesis)的能力备受关注,BMSCs移植被证实能够有效改善心肌缺血造成的损伤。血管生成是骨愈合的启动因素,对于骨缺损修复过程极为关键。因此,从血管生成的角度出发,于源头探讨不同胚源人BMSCs的功能差异,不仅对揭示异位骨移植愈合机制具有重要意义,而且能够为颌骨缺损修复提供新的线索和理论依据。在缺血和低氧环境的刺激下,内皮细胞被募集至骨缺损区域,以出芽(sprouting)的方式相互聚集,最终成熟为有功能的新生血管。在此过程中,内皮细胞能够产生骨形成蛋白(bone morphology proteins,BMPs)和血管内皮生长因子(vascular epithelial growth factor,VEGF),启动和调控成骨修复过程。牵张成骨的实验也证实骨牵张区BMP-2早期主要由内皮细胞分泌产生,抑制血管生成将影响骨形成并最终导致纤维性骨不连。更为重要的是,骨相关细胞,包括BMSCs及成骨细胞、破骨细胞等,可以通过旁分泌机制分泌促血管生长因子和细胞因子促进血管生成,从而影响最终的骨愈合效果。因此,血管生成和成骨修复效应之间存在密切的功能联系,内皮细胞与骨相关细胞的细胞间交流(cell to cell communication)决定了骨愈合的导向。本研究利用BMSCs与人脐静脉内皮细胞(human umbilical vein endothelial cells,HUVECs)的共培养体系,通过体内外实验首次证实不同胚源人BMSCs体内外促血管生成能力存在明显差异,颂骨BMSCs明显强于髂骨BMSCs,且共培养体系中碱性成纤维细胞生长因子(basic fibroblastor growth factor,bFGF)表达差异明显。bFGF是成纤维细胞生长因子家族的一员,可以与靶细胞表面的 FGF 受体(fibroblastor growth factor receptor,FGFR)结合,激活介导与增殖和迁移相关的信号通路,上调多种蛋白酶、生长因子和整合素的表达。对不同胚源人BMSCs共培养体系蛋白表达的检测显示,bFGF在颌骨BMSCs共培养体系中高表达,而在髂骨BMSCs共培养体系中表达很低。在后期的机制研究中发现,颂骨BMSCs上清液对HUVECs具有更强的增殖和迁移效应,而外源性活性bFGF可以增强髂骨BMSCs诱导的HUVECs出芽,FGFR抑制剂(BGJ398)可以抑制颌骨BMSCs诱导的HUVECs出芽。以上研究结果表明,不同胚源人BMSCs促血管生成能力存在显著差异,其机制可能与bFGF的表达水平不一致相关。