静水压刺激人骨髓间充质干细胞骨架的排列

背景:力学信号如何调节骨髓间充质干细胞分化的机制尚不清楚,细胞骨架结构变化可能在力学信号细胞内传导中起重要作用.目的:分析静水压作用下人骨髓间充质干细胞骨架蛋白丝状肌动蛋白微丝的空间结构变化以及阻断ERK1/2信号通路或整合素α2β1后对这一过程的影响.方法:利用加压容器对体外培养的人骨髓间充质干细胞施加40 kPa或80 kPa压强的静水压力刺激,加载时间为1 h或4 h,细胞培养也中分别加入10 mmol/LERK1/2信号通路抑制剂U0126或10 mg/L 整合素α2β1抗体以阻断细胞内ERK1/2信号通路或细胞表面整合素α2β1受体.结果与结论:受压后骨髓间充质干细胞骨架微丝比不进行干预的细胞纤细,并且散乱分布于胞浆内、无方向性;与受压1 h相比,受压4 h的细胞骨架微丝形态、分布和排列更接近未受压组;U0126比整合素α2β1抗体更明显地阻断骨髓间充质干细胞在静水压刺激下的细胞骨架微丝重组现象.说明人骨髓间充质干细胞在静水压刺激下细胞骨架结构发生重组和重排,ERK1/2信号途径起重要作用.     

骨髓间充质干细胞的分化与静水压力刺激强度和持续时间

背景：力学信号与骨骼系统的生长发育、修复重建和疾病发生发展有密切联系,其对骨髓间充质干细胞的影响和作用机制值得关注。目的：探讨静水压力刺激对骨髓间充质干细胞分化的影响及相关机制。方法：①短期实验：将人骨髓间充质干细胞分别接种于正常DMEM培养基、成骨诱导培养基或含细胞外信号调节激酶1,2抑制剂U0126的DMEM培养基中,利用自制压力加载系统对其施加0,40,80kPa的静水压强1,4h。②长期实验：将人骨髓间充质干细胞分别接种于正常DMEM培养基或成骨诱导培养基,施加40kPa的静水压强4hid,持续14d,以不施加静水压的细胞作对照。结果与结论：实时定量反转录PCR结果显示,经成骨诱导或40kPa静水压刺激4h后,骨髓间充质干细胞内核心结合因子a1、骨钙素mRNA表达增加,过氧化物酶体增殖物活化受体v2和脂肪酶mRNA表达降低,80kPa静水压刺激没有出现这一规律;40kPa静水压的成骨诱导作用可被U0126部分拮抗。组织化学染色显示40kPa静水压刺激7d,骨髓间充质干细胞碱性磷酸酶表达和活性均增加;持续刺激14d,过氧化物酶体增殖物活化受体v2和脂肪酶mRNA表达增加。说明一定强度和作用时间的静水压刺激可调节骨髓间充质干细胞分化,其作用部分依赖于细胞外信号调节激酶1／2信号途径。     

TNF-α通过ERK信号通路刺激骨髓间充质干细胞表达VCAM-1

本研究目的在于探讨TNF-α对人骨髓间充质干细胞（bonemarrowmesenchymalstemcells,BMMSC）血管细胞黏附分子．1（vascularcelladhesionmolecule1,VCAM-1）表达的影响及与ERK信号通路的关系。应用密度梯度离心法结合贴壁培养法分离人BMMSC,并对其进行表面抗原表达及诱导分化鉴定。用不同浓度的TNF-α刺激BMMSC,流式细胞术检测其表面VCAM-1表达及ERK信号通路抑制剂U0126对BMMSCVCAM-1表达的影响,用Westernblot检测ERK通路活性的变化。结果表明,分离培养的BMMSC表达CD29、CD69、CD44、CDl05,不袁达CD34、CD45;BMMSC可诱导分化为成骨细胞及脂肪细胞;BMMSC膜上的VCAM-1表达随着TNF-α浓度的增加而增加;经U0126预处理后TNF-α刺激的BMMSC膜上的VCAM-1表达减少;TNF—α增加BMMSCERK信号通路的活化程度,U0126抑制TNF-α对ERK活性的作用。结论：TNF-α可能通过ERK信号通路刺激MSC表扶VCAM-1。     

骨髓间充质干细胞增殖与成骨分化中电磁场激活ERK通路的作用

背景：研究表明电磁场可调节骨髓间充质干细胞的增殖和分化,但其具体机制尚不清楚。目的：从ERK信号途径探讨电磁场诱导大鼠骨髓间充质干细胞增殖与分化成骨的作用。方法：取第3代生长良好的大鼠骨髓间充质干细胞,暴磁组给予15Hz、1mT的正弦波电磁场刺激,PD98059＋暴磁组在电磁场刺激前给予20μmol/L ERK阻断剂PD98059,PD98059组仅给PD98059不进行电磁场刺激,对照组正常培养。电磁场刺激后,收集各组细胞,Western blot法检测ERK通路的活性,MTT法检测细胞增殖活性,碱性磷酸酶试剂盒检测细胞碱性磷酸酶活性。结果与结论：电磁场刺激后,细胞ERK1/2磷酸化水平、细胞的增殖活性、及碱性磷酸酶活性均明显升高（P〈0.01）;PD98059可明显抑制ERK1/2磷酸化水平及细胞增殖活性的升高（P〈0.01）,而在一定程度上提高细胞的碱性磷酸酶活性（P〈0.01）。说明电磁场刺激可通过激活骨髓间充质干细胞ERK信号通路,并且主要通过该途径促进骨髓间充质干细胞的增殖;而在脉冲电磁场促进骨髓间充质干细胞分化成骨的过程中,激活ERK信号通路所起的作用较小。     

骨髓间充质干细胞增殖与成骨分化中电磁场激活ERK通路的作用

背景:研究表明电磁场可调节骨髓间充质干细胞的增殖和分化,但其具体机制尚不清楚.目的:从ERK信号途径探讨电磁场诱导大鼠骨髓间充质干细胞增殖与分化成骨的作用.方法:取第3代生长良好的大鼠骨髓间充质干细胞,暴磁组给予15 Hz、1 mT的正弦波电磁场刺激,PD98059+暴磁组在电磁场刺激前给予20 μmol/L ERK阻断剂PD98059,PD98059组仅给PD98059不进行电磁场刺激,对照组正常培养.电磁场刺激后,收集各组细胞,Western blot法检测ERK通路的活性,MTT法检测细胞增殖活性,碱性磷酸酶试剂盒检测细胞碱性磷酸酶活性.结果与结论:电磁场刺激后,细胞ERK1/2磷酸化水平、细胞的增殖活性、及碱性磷酸酶活性均明显升高(P < 0.01);PD98059可明显抑制ERK1/2磷酸化水平及细胞增殖活性的升高(P < 0.01),而在一定程度上提高细胞的碱性磷酸酶活性(P < 0.01).说明电磁场刺激可通过激活骨髓间充质干细胞ERK信号通路,并且主要通过该途径促进骨髓间充质干细胞的增殖;而在脉冲电磁场促进骨髓间充质干细胞分化成骨的过程中,激活ERK信号通路所起的作用较小.     

本期专题：力学因素与骨髓间充质干细胞的生物活性

1静水压刺激人骨髓间充质千细胞骨架的排列——见2011年15卷45期第8366—8370页。2流动优化骨髓间充质千细胞的分化状况——见2011年15卷45期第8361—8365页。3振动应力刺激骨髓间充质干细胞修复兔骨缺损——见2011年15卷40期第7411—7415页。4旋转式三维细胞培养装置的研制——见2011年15卷19期第3531—3533页。5低频振动刺激骨髓基质干细胞修复骨缺损核因子受体激活剂，核因子受体激活剂配体／骨保护素通路变化的体内实验——见2012年16卷10期第1725—1728页。6骨髓间充质干细胞增殖与成骨分化中电磁场激活ERK通路的作用——见2011年15卷19期第3607．3610页。     

IGF-1通过ERK-MNK信号通路诱导骨髓间充质干细胞VEGF表达的实验研究

目的 探讨ERK-MNK信号通路是否参与IGF-1对骨髓间充质干细胞VEGF表达的诱导.方法 免疫印迹方法检测IGF诱导的骨髓间充质干细胞内HIF-1α、p-MNK等信号蛋白的表达变化和VEGF表达的变化,给予MNK抑制剂CGP 57380和HIF-1α抑制剂YC-1后再检测含外源性IGF-1的骨髓质间充质细胞中VEGF的表达水平.结果 外源性IGF诱导后,HIF-1α、p-MNK等相关信号蛋白表达上调,分别阻断MNK和HIF后,VEGF的表达趋于正常.结论 IGF-1通过调节ERK-MNK信号通路诱导骨髓间充质干细胞BMSCS表达VEGF.     

电磁场激活细胞外信号调节激酶通络在骨髓间充质干细胞增殖与分化成骨中的作用

目的探讨电磁场作用于大鼠骨髓间充质干细胞对细胞外信号调节激酶（ERK）信号通路的影响，并进一步研究电磁场诱导所致ERK信号通路变化在骨髓间充质干细胞增殖与分化成骨中的作用。 方法体外培养大鼠骨髓间充质干细胞，取第3代细胞，分为对照组、暴磁组、PD98059组和PD98059+暴磁组。采用Western blotting法检测ERK通路的活性变化，采用四甲基偶氮唑盐（MTT）法检测各组细胞的增殖活性，按照碱性磷酸酶（ALP）试剂盒说明书步骤检测各组细胞ALP活性。 结果①暴磁后5 min，ERK1/2磷酸化水平即明显高于对照组，1 h后仍处于较高水平（P<0.01）；PD98059作用可明显抑制ERK1/2磷酸化水平的升高，提示PD98059可有效阻断ERK通路的激活。②MTT法检测结果提示，暴磁后细胞的增殖活性明显升高，PD98059可明显抑制这种效应。③暴磁组ALP活性明显高于对照组，PD98059+暴磁组ALP活性较暴磁组高（P<0.01），差异有统计学意义。 结论在15 Hz、1 mT的正弦波电磁场作用下，骨髓间充质干细胞ERK信号通路很快被激活，引起细胞增殖活性和ALP活性的改变，这为进一步研究磁场对骨髓间充质干细胞的促增殖和分化成骨机制提供了指导意义。     

骨髓间充质干细胞旁分泌作用与脑缺血后的细胞凋亡

背景:骨髓间充质干细胞移植治疗脑缺血的机制之一是骨髓间充质干细胞的旁分泌作用,而目前对于这一机制的研究报道较少.目的:观察骨髓间充质干细胞旁分泌作用对脑缺血后细胞凋亡的抑制作用并探索相关机制.方法:体外培养大鼠骨髓间充质干细胞,建立大鼠大脑中动脉缺血模型.24只SD大鼠随机数字表法分为4组,每组6只.细胞移植给药组:大鼠纹状体内移植骨髓间充质干细胞后给予ERK1/2抑制剂U0126;非移植给药组:注射等量的PBS后给予U0126;细胞移植对照组:移植骨髓间充质干细胞后给予溶剂对照;非移植对照组:注射等量的PBS后给予溶剂对照.7 d后通过Western blot检测血管内皮细胞生长因子、磷酸化ERK1/2蛋白的表达;TUNEL染色检测梗死区周围及皮质区细胞凋亡情况.结果与结论:细胞移植组较非移植组大鼠纹状体内血管内皮细胞生长因子蛋白的表达明显增高,磷酸化ERK1/2表达增强,细胞凋亡数明显减少;经U0126处理后,血管内皮细胞生长因子的表达没有变化,而随着磷酸化ERK1/2的表达受到抑制,细胞凋亡数明显增高.提示骨髓间充质干细胞在大脑纹状体内可以旁分泌血管内皮细胞生长因子,并通过激活ERK1/2抑制了脑梗死区细胞的凋亡.     

重组人促红细胞生成素与骨髓间充质干细胞的迁移及黏附☆

背景:促红细胞生成素可促进内皮祖细胞的增殖分化并增强其黏附性。目的:观察重组人促红细胞生成素干预对人骨髓间充质干细胞迁移和黏附能力及相关细胞信号传导通路的影响。方法:体外培养人骨髓间充质干细胞,使用重组人促红细胞生成素干预第6代人骨髓间充质干细胞。分别用PI3K/Akt通路特异抑制剂Ly294002或p38MAPK通路特异激动剂anisomycin或ERK1/2通路特异抑制剂U0126预处理。结果与结论:重组人促红细胞生成素可使人骨髓间充质干细胞的PI3K/Akt通路磷酸化水平升高,抑制p38MAPK通路磷酸化水平,对人骨髓间充质干细胞的ERK通路和总Akt、总p38MAPK水平无明显影响。重组人促红细胞生成素作用组中迁移细胞数目显著高于对照组(P<0.01),黏附细胞数亦明显增加(P<0.01),PI3K/AKT通路特异抑制剂Ly294002预处理后重组人促红细胞生成素对迁移能力的作用消失,p38MAPK通路特异激动剂anisomycin预处理对两种作用影响均不明显。提示重组人促红细胞生成素具有增强人骨髓间充质干细胞迁移和黏附能力的作用,其增强迁移能力的作用与激活人骨髓间充质干细胞的PI3K/Akt通路有关,但是它对黏附能力的作用与PI3K/Akt和p38MAPK通路均无关。     

ERK activation is required for hydrostatic pressure‐induced tensile changes in engineered articular cartilage

The objective of this study was to identify ERK 1/2 involvement in the changes in compressive and tensile mechanical properties associated with hydrostatic pressure treatment of self‐assembled cartilage constructs. In study 1, ERK 1/2 phosphorylation was detected by immunoblot, following application of hydrostatic pressure (1 h of static 10 MPa) applied at days 10–14 of self‐assembly culture. In study 2, ERK 1/2 activation was blocked during hydrostatic pressure application on days 10–14. With pharmacological inhibition of the ERK pathway by the MEK1/ERK inhibitor U0126 during hydrostatic pressure application on days 10–14, the increase in Young's modulus induced by hydrostatic pressure was blocked. Furthermore, this reduction in Young's modulus with U0126 treatment during hydrostatic pressure application corresponded to a decrease in total collagen expression. However, U0126 did not inhibit the increase in aggregate modulus or GAG induced by hydrostatic pressure. These findings demonstrate a link between hydrostatic pressure application, ERK signalling and changes in the biomechanical properties of a tissue‐engineered construct. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

肠三叶因子激活ERK1/2信号通路促进胃黏膜上皮细胞增殖和迁移

目的：研究ITF对胃黏膜上皮细胞增殖和迁移的影响,及ERK1/2信号通路在其中的作用。方法：以GES-1细胞为研究对象,用Western blot检测ITF对ERK1/2信号通路的作用,以不同浓度ITF及ERK1/2信号通路抑制剂U0126处理GES-1细胞,用CCK-8检测细胞增殖,用细胞穿孔实验观察细胞迁移。比较不同浓度ITF对GES-1细胞增殖和迁移的影响,及ERK1/2信号通路在其中的作用。结果：ITF提高了pERK1/2蛋白的表达水平,U0126抑制了ITF激活的pERK1/2蛋白的表达。与对照组比较,在细胞培养的24h后,ITF以剂量依赖的方式促进了GES-1细胞的增殖和迁移。U0126抑制了ITF对GES-1细胞的促增殖和迁移作用。结论：肠三叶因子通过激活ERK1/2信号通路促进胃黏膜上皮细胞增殖和迁移。     

心肌微环境诱导骨髓间充质干细胞向心肌样细胞的分化(英文)

背景:骨形态发生蛋白、Wnt、Notch、FGF及Hedgehog等信号通路是否参与诱导骨髓间充质干细胞向心肌细胞的分化还不清楚。目的:探讨心肌微环境中,不同刺激因素诱导骨髓间充质干细胞分化为心肌样细胞及其分化的机制。方法:利用Transwell培养装置建立心肌微环境,骨髓间充质干细胞在此环境中培养并加入Wnt11、骨形态发生蛋白抑制剂诱导其向心肌细胞分化;应用RT-PCR、Western blot方法检测骨形态发生蛋白、Wnt、Notch、FGF和Hedgehog信号通路关键信号分子的表达。同时检测心肌特异性转录因子(Nkx2.5、GATA4、Mef2c)和成熟心肌细胞特异性基因(cTnI、ANP、α-MHC、β-MHC)的表达。结果与结论:骨髓间充质干细胞经过与大鼠心肌细胞共培养诱导后,Wnt、骨形态发生蛋白、Notch、Hedgehog信号通路关键信号分子的表达较未诱导的阴性对照组明显升高(P<0.01)。在骨髓间充质干细胞与大鼠心肌细胞共培养体系中加入骨形态发生蛋白信号通路的抑制剂Noggin,心肌特异性转录因子或结构蛋白的表达明显降低(P<0.01)。提示心肌细胞构成的微环境可以诱导骨髓间充质干细胞分化为心肌样细胞;Wnt、骨形态发生蛋白、Notch、FGF、Hedgehog信号通路共同参与了诱导分化过程。     

MEK/ERK inhibitor U0126 increases the radiosensitivity of rhabdomyosarcoma cells in vitro and in vivo by downregulating growth and DNA repair signals

Multimodal treatment has improved the outcome of many solid tumors, and in some cases the use of radiosensitizers has significantly contributed to this gain. Activation of the extracellular signaling kinase pathway (MEK/ERK) generally results in stimulation of cell growth and confers a survival advantage playing the major role in human cancer. The potential involvement of this pathway in cellular radiosensitivity remains unclear. We previously reported that the disruption of c-Myc through MEK/ERK inhibition blocks the expression of the transformed phenotype; affects in vitro and in vivo growth and angiogenic signaling; and induces myogenic differentiation in the embryonal rhabdomyosarcoma (ERMS) cell lines (RD). This study was designed to examine whether the ERK pathway affects intrinsic radiosensitivity of rhabdomyosarcoma cancer cells. Exponentially growing human ERMS, RD, xenograft-derived RD-M1, and TE671 cell lines were used. The specific MEK/ERK inhibitor, U0126, reduced the clonogenic potential of the three cell lines, and was affected by radiation. U0126 inhibited phospho-active ERK1/2 and reduced DNA protein kinase catalytic subunit (DNA-PKcs) suggesting that ERKs and DNA-PKcs cooperate in radioprotection of rhabdomyosarcoma cells. The TE671 cell line xenotransplanted in mice showed a reduction in tumor mass and increase in the time of tumor progression with U0126 treatment associated with reduced DNA-PKcs, an effect enhanced by radiotherapy. Thus, our results show that MEK/ERK inhibition enhances radiosensitivity of rhabdomyosarcoma cells suggesting a rational approach in combination with radiotherapy.     

骨髓间充质干细胞向神经细胞分化的相关信号通路研究现状

背景：研究表明骨髓间充质干细胞被诱导分化成为神经细胞涉及的信号通路复杂多样。目的：总结分析骨髓间充质干细胞向神经细胞分化过程中涉及的信号通路研究进展。方法：应用计算机检索CNKI和Web of Science数据库中2001-01/2010-12关于骨髓间充质干细胞分化为神经细胞的文章,以＂骨髓间充质干细胞,神经细胞,信号＂或＂bone marrow mesenchymal stem cells,neural cells,signal＂为检索词进行检索,重点对19篇文献进行分析。结果与结论：细胞信号通路之间的关系错综复杂,相互之间或协调促进,或拮抗抑制,从而使得调节细胞的特异性应答更加精确。多条信号转导通路参与调控骨髓间充质干细胞向神经细胞分化,BMSCs向神经细胞的诱导分化过程中,所涉及的信号通路也并非独立存在,包括Ca2＋信号通路、蛋白激酶A信号通路、MEK-ERK通路、PI3K/AKt信号通路、MAPK信号通路等,信号通路之间关系复杂,彼此相互关联存在。     

The RAS/Raf1/MEK/ERK signaling pathway facilitates VSV-mediated oncolysis: implication for the defective interferon response in cancer cells.

Vesicular stomatitis virus (VSV) can replicate in malignant cells more efficiently than in normal cells. Although the selective replication appears to be caused by defects in the interferon (IFN) system in malignant cells, the mechanisms which render these cells less responsive to IFN remain poorly understood. Here we present evidence that an activated RAS/Raf1/MEK/ERK pathway plays a critical role in the defects. NIH 3T3 or human primary cells stably expressing active RAS or Raf1 were rapidly killed by VSV. Although IFNalpha treatment no longer protected the RAS- or Raf1-overexpressing cells from VSV infection, responsiveness to IFNalpha was restored following treatment with the mitogen-activated protein kinase kinase (MEK) inhibitor U0126. Similarly, human cancer-derived cell lines became more responsive to IFNalpha in conjunction with U0126 treatment. Intriguingly, dual treatment with both IFNalpha and U0126 severely reduced the levels of viral RNAs in the infected cells. Moreover, cancer cells showed defects in inducing an IFNalpha-responsive factor, MxA, which is known to block VSV RNA synthesis, and U0126 restored the MxA expression. Our observations suggest that activation of the extracellular signal-regulated protein kinase (ERK) signaling leads to the defect in IFNalpha-mediated upregulation of MxA protein, which facilitates VSV oncolysis. In view of the fact that 30% of all cancers have constitutive activation of the RAS/Raf1/MEK/ERK pathway, VSV would be an ideal oncolytic virus for targeting such cancers.     

转化生长因子β2对人晶状体上皮细胞E-钙黏素和α-平滑肌肌动蛋白表达的影响

背景：有研究表明,人晶状体上皮细胞的间质转分化是后发性白内障的主要病理改变,转化生长因子β2可以诱导间质转分化的发生。目的：体外培养人晶状体上皮细胞,观察转化生长因子β2对人晶状体上皮细胞转分化相关蛋白E-钙黏蛋白和α-平滑肌肌动蛋白表达的影响。方法：利用组织块法体外培养人晶状体上皮细胞并传代,选择传5代的细胞进行实验,采用100ng/L转化生长因子β2诱导48h,反转录-聚合酶链反应方法检测E-钙黏蛋白、α-平滑肌肌动蛋白mRNA的表达,应用蛋白质印迹法Westernblot检测其蛋白表达。结果与结论：转化生长因子β2处理人晶状体上皮细胞48h后,细胞E-钙黏蛋白表达明显减弱,α-平滑肌肌动蛋白的表达明显增强。提示转化生长因子β2可以成功诱导晶状体上皮细胞间质转分化,转化生长因子β2处理的晶状体上皮细胞可以作为间质转分化的细胞模型。