骨形态发生蛋白-2的载体材料在骨缺损修复方面的研究进展

1965年,URIST[1]发现了一种能够诱导间充质细胞向成骨细胞分化,并终分化成骨的蛋白,将其命名为骨形态发生蛋白(bone morphgenetic protein,BMP).同时,BMP对其他骨组织工程种子细胞也有同样的诱导作用.因此,它被成功应用在骨组织再生和修复上.目前通过基因重组的方法已获得20余种BMP,其中应用多的为BMP-2和BMP-7.许多实验表明BMP-2是稳定的局部诱导骨形成的生长因子,其高效诱导成骨活性已经被许多实验和临床研究证实[2-3].然而直接单独应用BMP-2修复骨缺损的效果并不理想,必须有合适的载体释放系统控制BMP-2的释放速度,才能有效地诱导骨的形成.目前用于BMP-2的载体材料有很多种,其中应用较广泛的有天然生物材料、人工合成高分子材料、人工合成无机材料以及各种复合材料.本文对BMP-2的载体材料在骨缺损修复方面的研究进展作一综述.

转录因子调控成骨细胞增殖分化研究进展

随着细胞工程学和组织工程学的发展,利用骨组织工程方法或基因治疗方法修复骨缺损逐渐成为热点.成骨细胞在骨形成和骨重塑过程中起着关键的作用,而转录因子在成骨细胞增殖分化过程中不仅可以调节成骨细胞的功能,而且可以决定基质干细胞向成骨细胞分化的方向.

透明质酸在骨组织工程中的应用

骨组织缺损所导致患者肢体功能受损甚至丧失，严重影响患者的生存质量，已成为骨科领域亟须解决的医学难题。目前，骨移植是解决这一难题的主要方法，但由于供源不足、取骨所致供骨者损伤及供骨区并发症、移植后的免疫排斥反应等弊端，其临床应用受到很大的限制［1］。透明质酸（hyaluronic acid， HA）是细胞外基质的主要成分之一，具有多种重要的生理功能，如调节细胞吸附、生长和分化、润滑关节、促进伤口愈合等［2－3］。近年来，HA及其衍生物在骨组织缺损修复中展示了潜在的优势。一方面，HA可作为载体支架材料参与骨组织修复，另一方面也可联合一种或数种生长因子诱导干细胞向成骨细胞分化，从而修复骨组织缺损［4］。本文对近几年HA 在骨组织工程中的应用进行了综述，以期为利用组织工程学的手段修复骨组织缺损提供新思路。

脱氢表雄酮对骨髓间充质干细胞成骨分化相关基因表达的影响

目的 使用qRt-PCR技术,分析脱氢表雄酮对骨髓间充质干细胞成骨分化过程中相关成骨特征性基因表达的变化及其可能的机制.方法 提取3～7天SD乳鼠干细胞,分为空白组和脱氢表雄酮组,分别处理4、7、14天后,采用茜素红验证干细胞成骨分化效果,提取各组总RNA行PCR检测相关成骨基因的表达.结果 与空白组比较,脱氢表雄酮组在第14天表现出明显的矿化结节,其中成骨特征性基因Alp、Ocn和ColⅠ较对照组明显上调.结论 脱氢表雄酮对干细胞成骨分化有明显促进作用,相关骨形成基因显著上调,并可能通过BMP/RUNX2构成的信号通路调节干细胞的成骨分化.

神经营养因子-3干预对骨髓间充质干细胞成骨分化及细胞增殖 、凋亡的影响

目的 :研究神经营养因子-3(NT-3)干预对骨髓间充质干细胞成骨分化及细胞增殖 、凋亡的影响.方法 :培养骨髓间充质干细胞并分为对照组 、25 ng/mL NT-3组 、50 ng/mL NT-3组 、100 ng/mL NT-3组,用不同剂量的NT-3处理24 h后测定成骨细胞标志基因 、细胞增殖基因 、细胞凋亡基因的表达量.结果 :25 ng/mL NT-3组 、50 ng/mL NT-3组 、100 ng/mL NT-3组细胞中RUNX2、Osterix、ALP、OCN、BMP-2、Bcl-2、Nrf2、ERK1/2、PCNA的mRNA表达量均显著高于对照组,Bim、Bax、Caspase-3、CHOP、Beclin1的mRNA表达量均显著低于对照组且NT-3的剂量越大,细胞中RUNX2、Osterix、ALP、OCN、BM P-2、Bcl-2、Nrf2、ERK1/2、PCNA的mRNA表达量越高,Bim、Bax、Caspase-3、CHOP、Beclin1的mRNA表达量越低.结论 :NT-3用于骨髓间充质干细胞的干预能够促进成骨分化及细胞增殖 、抑制细胞凋亡.

不同形态电纺纤维膜的制备及其亲水性、降解和对成骨细胞增殖和分化影响的比较

目的 制备微观下不同形态的聚己内酯(polycaprolactone,PCL)电纺纳米纤维膜并比较其亲水性、降解速度和对成骨细胞增殖、分化的影响.方法 调整电纺参数制备出不同形态的电纺纤维膜,用扫描电子显微镜及倒置相差显微镜观察其形态,并通过可视接触角测试系统测试不同膜的表面接触角比较其亲水性,测量失重率评估其降解速度,细胞增殖实验、ALP活性实验和qRT-PCR实验评估其对成骨细胞增殖和分化的影响.结果 15％、10％、8％组PCL所制得的电纺纤维膜在电子扫描显微镜500倍和倒置相差显微镜100倍下分别呈现出纯丝状、含有少量串珠的丝状、大量串珠状.3组电纺纤维膜的亲水性和对成骨细胞增殖的影响无明显差异;降解速度:纯丝组＜少量串珠组＜大量串珠组;成骨细胞分化的程度:纯丝组＞少量串珠组＞大量串珠组.结论 调节电纺参数可制备不同形态的电纺纤维膜,纯丝状的电纺纤维膜较串珠状电纺纤维膜降解慢且更有利于成骨细胞的分化.

黄苠甲苷抑制COUP-TFⅡ表达对成骨细胞分化的影响及相关分子机制研究

目的:探究黄芪甲苷对小鼠成骨前体细胞系MC3T3-E1细胞分化的影响及相关分子机制.方法:取小鼠胚胎成骨细胞MC3T3-E1经复苏后进行培养,再以成骨细胞分化培养基诱导分化后,应用倒置显微镜、茜素红染色等方法鉴定成骨细胞分化;取对数生长期的MC3T3-E1细胞,构建shRNA COUP-TFⅡ的质粒载体,以慢病毒载体成功转染至MC3T3-E1的细胞,作为阳性对照组;取正常对数生长期细胞根据培养基中所加黄芪甲苷的浓度分为:空白对照组(0 μg/ml)、黄芪甲苷低剂量组(25 μg/ml)、中剂量组(50μg/ml)、高剂量组(100μg/ml);采用ALP活性检测和钙结节染色法评估黄芪甲苷对成骨细胞分化能力的影响;以荧光实时定量PCR (qRT-PCR)及蛋白免疫印迹(Western blot)法测定黄芪甲苷对MC3T3-E1细胞中COUP-TFⅡ基因及蛋白表达的影响.结果:MC3T3-E1细胞培养18天后,细胞重叠生长,经茜红素染色可见大小形态不一的钙结节沉积;阳性对照组及黄芪甲苷处理组MC3T3-E1细胞中ALP活性及钙化结节程度均显著高于空白对照组,黄芪甲苷处理组间对比差异有统计学意义(P＜0.05),阳性对照组与黄芪甲苷高剂量组无显著性差异(P＞0.05);阳性对照组及黄芪甲苷处理组COUP-TFⅡ基因及蛋白表达水平均显著低于空白对照组(P＜0.05),黄芪甲苷处理组间对比差异有统计学意义(P＜0.05),阳性对照组与黄芪甲苷高剂量组无显著性差异(P＞0.05).结论:黄芪甲苷能够通过抑制COUP-TFⅡ表达,促进成骨细胞的分化.

重楼皂苷对新生大鼠成骨细胞增殖、分化及Smurf1、Cthrc1、BMP-2表达的影响

目的:探究重楼皂苷对新生大鼠成骨细胞增殖、分化及Smurf1、Cthrc1、BMP-2表达的影响.方法:获取新生大鼠颅骨成骨细胞,经原代培养后传代培养,应用倒置显微镜观察并通过茜素红染色鉴定.将第三代成骨细胞接种至含不同浓度重楼皂苷(0μg/ml、3μg/ml、10μg/ml、30μg/ml)的培养基中培养.应用MTT实验检测重楼皂苷对成骨细胞增殖能力的影响.应用碱性磷酸酶(ALP)活性检测和钙结节染色评估重楼皂苷对成骨细胞分化能力的影响.应用荧光实时定量PCT (qRT-PCR)评估重楼皂苷对成骨细胞分化过程中Smurf1、Cthrc1、BMP-2基因表达的影响.结果:与空白对照组相比,重楼皂苷浓度3μg/ml、10μg/m1、30μg/ml组的细胞增殖能力、ALP活性、钙化结节数量均显著增加.重楼皂苷各浓度组的BMP-2、Cthrc1 mRNA和蛋白表达水平均显著增加,而Smuff1mRNA和蛋白表达水平均显著降低.结论:重楼皂苷能够通过抑制Smurf1表达、增强Cthm1表达参与调控BMP-2相关信号通路,从而促进新生大鼠颅骨成骨细胞增殖分化过程.

骨形态发生蛋白、豪猪蛋白和核连接因子α1对成骨细胞分化的调节

骨组织内各种间充质细胞,如成骨细胞,软骨细胞,成肌细胞和骨髓基质细胞都来源于共同的祖细胞即多潜能间充质细胞[1].

调控成骨细胞分化及骨形成关键信号通路的研究进展

目的 综述在成骨细胞分化及骨形成过程中起关键调节作用的相关信号通路作用机制及研究进展.方法 查阅近年来与成骨细胞分化及骨形成信号通路相关的文献,并进行综合分析.结果 目前已发现多条信号通路参与了成骨细胞分化及骨形成的调节,其中BMP-Smads、Wntt/β-catenin、Notch、Hedgehog、FGF信号通路的作用关键.这些信号通路不但自身具有较复杂的调控机制,而且彼此相互联系、相互影响,从而组成了一个更复杂而精细的调控网络,共同参与成骨细胞分化及骨形成的调节.然而,由于相关动物实验技术不成熟,临床试验研究较少,其详细作用机制体系仍不十分明了.结论 对成骨相关信号通路的进一步深入研究,将有望彻底揭开成骨细胞分化及骨形成过程的完整分子机制,从而为临床有效防治成骨分化及骨形成异常性疾病提供理论依据.

大豆黄素促脱落乳牙干细胞成骨的作用及其机制

目的 探讨大豆黄素促进脱落乳牙干细胞(SHED)成骨的作用及其机制.方法 对体外培养的第3 代SHED 分别用100、10 和1 μmol·L-1的大豆黄素培养基进行培养,以普通培养基作为对照,于3、6、9 d 检测其碱性磷酸酶(AKP)活性,于7、14、21 d检测其骨钙蛋白(OC)的质量,以RT-PCR 检测其3、6、9 d 的核心结合因子(cbf)-α1mRNA 的表达.结果 SHED 经大豆黄素干预培养3 d,10 μmol·L-1的大豆黄素显著提高了细胞内AKP的质量(与对照组比较,P<0.05);培养6～9 d,3个浓度的大豆黄素均显著提高了AKP的表达量(与对照组比较,P<0.001).中高浓度(10和100 μmol·L-1)的大豆黄素可在成骨分化的中期(14 d)显著提高SHED内OC的质量(与对照组比较,P<0.001),21 d 时各浓度的大豆黄素均可促进OC的表达(与对照组比较,P<0.001).SHED 培养3 d,10 和100 μmol·L-1大豆黄素明显上调其cbf-α1mRNA 的表达,1 μmol·L-1的大豆黄素部分上调了cbf-α1mRNA的表达;在第6和9天,1、10和100 μmol·L-1的大豆黄素均促进了cbf-α1mRNA 的表达,对照组在各时间点均呈阴性.结论 大豆黄素可促进SHED向成骨方向分化,其机制可能与上调cbf1基因表达有关.

64.羟基磷灰石的表面形貌对大鼠骨髓细胞向成骨细胞分化的影响

Wnt信号通道组成及其在成骨细胞分化增殖中的效应

种植体周骨形成及骨结合情况直接影响种植修复的长期疗效.近年来的研究发现Wnt信号通道在骨形成和改建中有重要作用,通过对该通道的研究有可能发现骨形成信号网络中的一些关键环节,进而通过临床干预措施加速骨形成.

干细胞在骨质疏松治疗中的应用进展

骨质疏松症是常见的骨代谢疾病之一，是骨组织的数量和质量的异常，以骨密度的减少及骨微结构的退变为主要特征，导致骨骼脆性增加及易发生骨折的全身性疾病[1]。虽然详细的病理机制仍不清楚，但是由于激素分泌急剧减少而造成的成骨细胞和破骨细胞之间的不均衡在骨质疏松症的发生中起着重要的作用[2]。应用雌激素治疗骨质疏松，会产生许多副作用。由于在骨质疏松性人群中，骨密度降低和骨折愈合能力的减弱可能是与间充质干细胞的缺失导致的成骨细胞分化和增殖能力减弱有关[3]。因此，干细胞移植可以作为骨质疏松症的一种治疗手段，干细胞是一类具有多潜能特性的细胞，而且其在特定的诱导条件下能向多种细胞系分化，来源丰富，获取途径并不十分困难。干细胞移植能从根本上改善病情，直接或间接增加成骨细胞的数量，目前常用于治疗骨质疏松的干细胞有脂源性干细胞、骨髓间充质干细胞等，现将新进展综述如下。

Ad-hBMP-2基因修饰对兔脂肪干细胞向成骨细胞分化的影响

2001年,Zuk等[1]首次报告从人体脂肪组织提取物(processed lipoaspirate, PLA)中发现有一群具有向多种组织分化潜能的多能干细胞,称之为脂肪干细胞(adipose-derived stem cells,ADSCs);并成功地在体外增殖、分化.目前已证实,ADSCs在外来生长因子的诱导下可分化为成骨细胞、软骨细胞、肌源性细胞等多种组织细胞[1-4];骨形态发生蛋白-2(bone morphogenetic protein-2,BMP-2)是间充质细胞向骨细胞系分化的初始因子,也是成骨细胞有丝分裂与增殖起至关重要作用的因子[5,6].笔者观察了转染hBMP-2基因的脂肪干细胞向成骨细胞分化、增殖的能力变化,从而为其治疗骨缺损提供理论依据.

成骨细胞局部调节的信号传导通路

骨骼是一组不断进行新陈代谢的器官，其代谢的动态平衡依靠成骨细胞和破骨细胞间的相互调节。成骨细胞是骨组织形成的主要功能细胞，还参与破骨细胞的分化及成熟的调节，因此，成骨细胞的调节在骨代谢过程中发挥重要作用。成骨细胞的调节包括全身性调节和局部调节，其中局部调节对成骨细胞分化、成熟及功能多个环节的调节发挥重要作用，因此成骨细胞的局部调节成为诸多学者研究的热点。研究发现，许多局部调节因子及信号传导通路对成骨细胞分化、成熟及细胞活性具有重要作用。其中Wnt信号传导通路，骨形态发生蛋白（ bone morphogenic protein，BMP）信号传导通路及丝裂原活化蛋白激酶（ mitogen-activated protein ki-nase，MAPK）信号传导通路与成骨细胞局部调节关系密切。

SIRT1通过PI3K/AKT通路促进成骨细胞分化的相关机制研究

目的 通过研究沉默信息调节因子1 (Sirtuin 1,SIRT1)基因与PI3K-AKT通路相互作用,探讨SIRT1基因对成骨细胞分化的影响.方法 自Sprague Dawley大鼠乳鼠颅骨提取成骨细胞进行原代培养,细胞培养至3～4代时,将细胞随机分为对照组,白藜芦醇组,白藜芦醇+EX-527组.采用细胞增殖检测试剂盒(CCK-8)检测白藜芦醇及EX-527对细胞毒性大小.碱性磷酸酶(alkaline phosphatase,ALP)和茜素红(alizarin red S)染色分别检测ALP水平和钙结节.免疫组织化学法观察Ⅰ型胶原的产生,用以判断细胞的分化情况.Western blot分别检测SIRT1,Runtrelated transcription factor 2(RUNX2),骨桥蛋白(OPN)蛋白表达水平以及磷脂酰肌醇3激酶(phosphatidylinositol 3 kinase,PI3K)/蛋白激酶B(protein kinaseB,AKT)磷酸化水平.结果 白藜芦醇和EX-527对细胞增殖无影响(P＞0.05),细胞毒性小,ALP水平和钙结节在加入白藜芦醇后有明显上升,加入EX-527后显著下降.Ⅰ型胶原量在加入了白藜芦醇后上升,SIRT1含量降低也引起了Ⅰ型胶原量下降.成骨细胞分化相关因子RUNX2和OPN随SIRT1表达增高而增高(P＜0.01或P＜0.001),当SIRT1被抑制后,相关因子蛋白水平表达降低(P＜0.001).同时,磷酸化PI3K和AKT水平也呈现SIRT1依赖性地上调和下调(P＜0.05或P＜0.001).结论 SIRT1对大鼠成骨细胞分化的影响可能是通过PI3K-AKT通路进行调控.