调控软骨生成和软骨内骨化的转录因子及其相关机制研究进展

在脊椎动物骨骼系统发生过程中,除颅盖骨、颌面骨等少数骨骼经膜内化骨,由间充质细胞直接分化为成骨细胞的方式形成外,构成肢体的大部分骨骼是经软骨内骨化的方式发生的.这种成骨方式的特征是:间充质细胞先分化为软骨细胞,软骨细胞中极少数终生保持软骨细胞特性,构成关节软骨细胞,其余部分经一系列分化演变过程,最终成熟、肥大、凋亡,继之以血管侵入、骨基质代替软骨基质,逐步形成成熟的骨骼[1].源于胚胎期的这一连续性过程是在多种信号分子、生长和转录因子的密切调控下程序完成的.……     

人原发性骨关节炎与正常人关节软骨间充质祖细胞多向分化能力的对比研究

[目的]观察原发性骨关节炎及正常人关节软骨间充质祖细胞的生长和增殖特性及其成软骨、成骨和成脂分化能力,探讨关节软骨间充质祖细胞在原发性骨关节炎发病中的重要作用。[方法]观察原发性骨关节炎及正常人关节软骨间充质祖细胞成软骨(微团培养)诱导分化后的细胞形态变化,TB、Ⅱ型胶原、Aggrecan染色,GAG含量及Ⅱ型胶原mRNA表达;成骨(单层传代培养)诱导分化后细胞形态变化,钙结节染色,ALP活性及BGPmRNA表达;成脂(单层传代培养)诱导分化后细胞形态变化,油红染色,油红染色阳性细胞比率及TG含量。[结果]原发性骨关节炎及正常人关节软骨间充质祖细胞成软骨诱导分化后细胞TB、Ⅱ型胶原、Aggrecan染色均呈阳性,原发性骨关节炎者GAG含量减少及Ⅱ型胶原mRNA表达减弱(P<0.05);成骨诱导分化后细胞钙结节染色均呈阳性,原发性骨关节炎者ALP含量减少及BGPmRNA表达减弱(P<0.05);成脂诱导分化后细胞油红染色均呈阳性,原发性骨关节炎者TG含量增加(P<0.05)。[结论]关节软骨间充质祖细胞经成软骨、成骨及成脂诱导后均能分化为具有相应功能细胞特性的分化细胞。原发性骨关节炎关节软骨间充质祖细胞成软骨和成骨分化能力降低,而成脂分化能力增加,提示原发性骨关节炎关节软骨间充质祖细胞分化功能出现异常,骨关节炎关节软骨细胞对软骨损伤修复能力降低。     

不同浓度hTNFa对软骨细胞及其基质相关基因表达 的影响

目的探讨软骨细胞在肿瘤坏死因子(TNFa)作用下对其分泌基质蛋白及相关基因mRNA表达的影响。方法体外培 养的小鼠软骨细胞用25,50,100 ng/ml的hTNFa干预,不加人TNFa作为对照,通过RT-qPCR检测hTNFa对软骨细胞分泌基质 蛋白及相关基因mRNA表达的影响。结果hTNFa能降低软骨细胞分泌的n型胶原及刺激促n型胶原分泌的SOX9基因的表达; 对基质可提高基质酶MMP~9,MMP43,ADAMTS-4和ADAMTS-5基因的表达,提高炎性因子IL4a,TGFp,并增加凋亡基因BAX, caspase3的表达。结论hTNFa通过不同途径影响软骨细胞及基质相关基因的表达,从而促进了关节软骨的降解。     

高浓度甲状腺素对软骨细胞聚集体(pellets)体外形成软骨组织的作用

目的:药物浓度(100nM)甲状腺素对组织工程软骨形成的作用.方法:将软骨细胞聚集体分为常规培养组(DMED+10％FBS)和100nM甲状腺素组(DMED+10％ FBS +100nM甲状腺素),体外培养1、2和3周取材进行大体形态、组织学、二型胶原和十型胶原免疫组化染色和软骨特异基因PCR分析.结果:100nM甲状腺素组形成的软骨细胞聚集体的体积和湿重均明显低于常规培养组,甲苯胺兰、二型胶原(ColⅡ)染色较常规培养组弱,软骨细胞特异基因的表达水平与常规培养组相似,软骨细胞肥大相关基因十型胶原(Col Ⅹ)及基质金属蛋白酶13(MMP13)的表达较对照组减弱,成骨方向分化相关基因(Col Ⅰ,Runx2)的表达与常规培养组相似.结论:高浓度甲状腺素能够抑制软骨细胞肥大,但同时也抑制了软骨细胞增殖和软骨细胞基质分泌.     

SOX9家族在软骨细胞生命周期的调控作用

构成肢体的大部分骨骼是经软骨内骨化的方式发生的,从骨髓间充质干细胞分化为成熟软骨细胞的过程中,众多转录因子参与了调控,其中SOX9家族发挥着重要的调节作用.SOX9通过与DNA特定区域结合,促进问充质细胞聚集,维持软骨细胞增殖,抑制其向肥大软骨细胞分化.L-SOX5,SOX6共同参与了SOX9调控的软骨内成骨过程,起协同作用.本文就这三种SOX蛋白参与的软骨内调控WOE制及作用进行综述.     

调控软骨生成和软骨内骨化的转录因子及其相关机制研究进展

在脊椎动物骨骼系统发生过程中，除颅盖骨、颌面骨等少数骨骼经膜内化骨，由间充质细胞直接分化为成骨细胞的方式形成外，构成肢体的大部分骨骼是经软骨内骨化的方式发生的。这种成骨方式的特征是：间充质细胞先分化为软骨细胞，软骨细胞中极少数终生保持软骨细胞特性，构成关节软骨细胞，其余部分经一系列分化演变过程，最终成熟、肥     

骨髓间充质干细胞成软骨分化的影响因素研究进展

软骨组织工程的研究发展为关节软骨损伤的修复带来了新的希望.骨髓间充质干细胞(BMSCs)具有分化为骨、软骨、肌腱、脂肪等组织的多分化潜能[1],也是目前软骨组织工程的研究热点[2].BMSCs在修复软骨损伤时,无论在体内体外,都须经历向软骨细胞分化的过程,在此过程中有着诸多影响因素,现就目前研究影响BMSCs向软骨细胞分化的文献进行综述分析如下.     

骨折愈合中的软骨骨痂──形态学演变及超微结构观察

通过光镜下不脱钙骨组织学、组织化学和透射电镜对雄性兔桡骨标准缺损骨折模型愈合中软骨骨痂的形成、演变及超微结构进行了观察，结果显示：软骨骨痂由骨折后进入断端间的肉芽组织分化而成，其形成和改建并不完全相同于骺板软骨内化骨。电镜下，骨痂内软骨细胞可分为５个发育阶段：成软骨细胞、软骨细胞、肥大软骨细胞、变性软骨细胞和残存软骨细胞。我们认为１）软骨骨痂由断端周围组织内的间充质细胞分化而成；２）在改建过程中，软骨骨痂能直接形成骨小梁，我们支持肥大软骨细胞能转化为骨细胞的假说；３）软骨骨痂对骨折愈合有重要的作用，能早期填充骨缺损，联接断端，是骨折在重力负载下完成愈合的基础组织之一。     

MicroRNAs在骨髓间充质干细胞成软骨分化中的作用

软骨组织由细胞外基质与分散其间的软骨细胞共同构成，由于缺乏血管?神经和淋巴系统，损伤后自身修复能力差。目前各种促进软骨损伤修复的方法效果都不理想，诱导骨髓间充质干细胞向软骨细胞分化修复软骨损伤已成为当下研究的热点。多种MicroRNA参与并调控骨髓间充质干细胞成软骨分化过程，本文就MicroRNA调控骨髓间充质干细胞成软骨分化及其机制的研究进展做一综述。     

低强度脉冲式超声促软骨修复及其基因表达研究进展

细胞外基质中蛋白聚糖和Ⅱ型胶原合成减少、降解增加及X型胶原的出现.是血运差、自身修复能力低下的关节软骨伤痛及退变的主要原因.一定条件的低强度脉冲式超声波(LIPUS)可促进股骨骨折大鼠模型骨痂中软骨细胞聚合素与Ⅱ型胶原mRNA表达,但后期经骨膜诱导可发生骨化.LIPUS对关节软骨细胞及基质是否产生类似效应并抑制软骨细胞的成熟与退变.则成为关节软骨伤痛无创修复的研究热点.该文通过总结近年来相关文献,就LIPUS对关节软骨伤病动物在体模型的软骨组织学及基因改变.LIPUS对体外培养软骨一软骨细胞的细胞活性、增殖、表型分化及基质合成分泌功能的影响,LIPUS的临床应用研究.LIPUS促进软骨基质合成的调控机制等进行综述,并提出目前研究存在的问题及进一步研究方向.     

定向诱导间充质干细胞成软骨分化相关活性因子研究进展

关节软骨受损或缺失,是导致关节炎等渐进性疾病的主要原因,严重影响患者生活质量。成熟的透明软骨由于缺乏神经支配和血管供应,且软骨细胞增殖能力差,所以很难自我修复。自体软骨细胞移植尚存在局限性,且操作复杂,阻碍了临床应用。间充质干细胞增殖能力较强,并保留有分化潜力,但向成软骨分化需要一定的条件,如细胞因子、支架材料、培养基等。寻找促进诱导间充质干细胞成软骨分化的活性因子,是目前关节软骨再生的重要研究方向。本文就诱导间充质干细胞向软骨分化的相关活性因子的研究进展进行综述。     

自噬在软骨内成骨中的调控作用研究进展

哺乳动物的骨发生有两种不同的形式,一种是膜内成骨,另一种是软骨内成骨,后者是骨骼形成的主要方式。软骨内成骨是由间充质细胞先分化为软骨,随着血管的产生,软骨逐渐被骨组织取代,此过程受到一系列激素及生长因子相互作用、相互调节的严密调控。骨骺生长板中的软骨细胞分裂、成熟、肥大是软骨内成骨的关键过程。自噬是一种广泛存在于细胞中的高度保守的细胞降解代谢途径,利用溶酶体降解胞内物质,重复利用大分子的过程。缺氧和营养缺乏的内环境能使自噬活性相关控制基因激活,大量吞噬溶酶体形成,提高自噬水平。生长板无血管的结构使得位于生长板中间的软骨细胞处于氧气和营养物质相对缺乏的内环境中,对氧气和营养物质较敏感,自噬活性改变,产生相应的调控作用。近年来,不仅自噬在癌症、衰老、中枢神经系统损伤等领域的研究取得了较大进展,学者们对自噬在软骨细胞中的作用及其机制给予广泛关注,发现自噬有利于软骨细胞的生存与细胞外基质的降解。本文主要从自噬调控软骨内成骨的作用及相关调控因子,对自噬在软骨内成骨中的调控进行相关综述,以期能对相关骨代谢性疾病的治疗提供新的思路。     

骨骺生长板PTHrp-Ihh信号轴及相关因子调节机制研究进展

甲状旁腺素相关肽(PTHrp)-印第安刺猬蛋白(Ihh)信号轴是骨骺生长板中调节软骨和成骨细胞增殖、分化、肥大和矿化的重要负反馈轴.围绕该信号轴有多种生长因子如Sox9、BMP、TGF-β等,参与调控软骨及成骨细胞生长.新近研究表明,PTHrp通过Sox9阻止软骨前体细胞向肥大软骨细胞转化,通过抑制BMP-6阻止软骨细胞成熟,通过抑制BMP-4阻止软骨细胞凋亡;通过下调Ihh、BMP-6表达,TGF-β抑制软骨细胞分化;通过激活FGFR-3,可下调PTHrp、Ihh表达,抑制软骨细胞增殖;Ihh除具有促进软骨细胞增殖的作用外,还促进软骨膜上成骨细胞的分化,从而加速成骨.彻底弄清骨骺生长板中PTHrp-Ihh信号轴及相关因子的调节机制,对于治疗一些遗传性疾病、修复软骨及骨缺损有着重要的临床意义.该文围绕PTHrp-Ihh信号轴及相关因子对软骨细胞调控机制研究进展作一综述.     

骨髓基质细胞源性软骨细胞修复兔全层关节软骨缺损

目的观察体外诱导骨髓基质细胞(MSCs)源性软骨细胞在兔股骨滑车关节面全层软骨缺损修复中的作用. 方法高密度传代培养第3代诱导MSCs分化为软骨细胞,以酸溶性Ⅰ型胶原为载体,两者混合后形成凝胶样植入物(细胞浓度为5×106/ml).于36只新西兰大耳白兔一侧股骨滑车关节面造成3 mm×5 mm全层关节软骨缺损,凝胶样植入为实验侧;另一侧分别为单纯胶原植入组(18个膝关节)和空白对照组(18个膝关节).术后4、8、12、24、32和48周取材观察缺损修复情况及新生组织的类型.参照Pineda标准对新生组织评分. 结果实验侧术后4周,植入细胞类似软骨细胞,周围有异染基质,形成透明软骨样组织;8周,深层有软骨下骨形成,软骨细胞层较正常关节软骨厚;12周,新生软骨厚度减小,与正常软骨相近,细胞呈柱状排列,结构与正常关节软骨相似,软骨下骨形成,潮线恢复;24周,新生软骨厚度较正常薄,约占55%,表面平整,潮线附近仍有肥大的软骨细胞;32周,潮线附近无肥大软骨细胞;48周,组织结构与32周时基本相同,为类透明软骨.Pineda评分24、32和48周间无差异,与4周比较有统计学意义(P＜0.05).实验组2～48周期间关节功能良好.单纯胶原组与空白对照组缺损无修复,48周时软骨下骨外露,关节退变;关节功能逐渐减退,动度受限. 结论 MSCs源性软骨细胞移植体内可形成透明样软骨组织,24周后新生软骨特性稳定,48周时为透明样软骨,能维持良好的关节功能.     

间充质干细胞成软骨分化相关研究进展

软骨细胞移植疗法已成功应用于软骨损伤修复和软骨组织工程研究,但软骨细胞取材有限,因此探索软骨细胞替代物成为研究热点。间充质干细胞具有分化为骨、软骨等组织的潜能,在软骨损伤、骨关节炎修复及软骨组织工程等方面起着重要作用。该文就间充质干细胞成软骨分化相关研究进展作一综述。     

间充质干细胞联合聚乳酸-羟基乙酸支架修复软骨缺损的研究进展

关节软骨缺损不易自行愈合,因为软骨组织缺乏血管,此外缺损深度常常不会达到软骨下骨,不能由骨髓间充质干细胞迁移进行修复[1].未治疗时,该缺损由不能承重的纤维组织修复,最终发展为骨性关节炎.目前,手术或药物治疗骨性关节炎仅限于缓解症状或修复局部缺损,随着组织工程的迅速发展,再生修复软骨缺损被认为是最有潜力的治疗方法[1,2].其中自体软骨移植术已被美国FDA认可,但是使用的软骨细胞存在不足,如活检部位的损伤、增殖后失去软骨化潜能及移植后形成纤维样软骨[2].与其相比,间充质干细胞(MSCs)具有来源充足、取材容易、易于培养、能够自我更新增殖和多向分化的潜能.许多研究已证明人[3-5]、羊[6,7]、兔[8,9]、猪[10]的MSCs能在体内外成功分化为软骨,而且能同时修复软骨和骨缺损,从而与周围正常软骨和软骨下骨结合良好[8,9,11],因此MSCs被众多研究者认为是组织工程理想的种子细胞[1,2,12].     

组织工程骨-软骨复合组织种子细胞的获取与培养

目的:探索体外培养组织工程骨-软骨复合组织种子细胞的条件,并观察其部分生物学活性。方法:采用机械-酶消化法对3周龄新西兰大白兔耳软骨和关节软骨消化来获得软骨细胞,采用全骨髓贴壁法来获得骨髓间充质干细胞,对两种细胞进行原代和传代培养,通过倒置相差显微镜观察细胞形态、绘制生长曲线、免疫组化染色等对细胞进行生物学特性分析。结果:原代培养的软骨细胞以多角形或三角形为主,传代3次以后出现去分化。形态学和免疫组化显示细胞3代以内可以保持表型稳定,具有较强的增殖及分泌细胞外基质的能力,而且耳软骨及关节软骨细胞在实验中没有表现出明显的生物学差别。采用贴壁筛选法获得的BMSCs呈长梭形或多边形,生长曲线呈"S"形,Ⅱ型胶原免疫组化染色阳性,细胞生长增殖能力旺盛。结论:体外分离培养的软骨细胞和骨髓间充质干细胞符合组织工程要求,能够作为骨-软骨复合组织的种子细胞。     

软骨细胞线粒体功能异常在关节软骨早期退变中的作用

退行性骨关节炎(osteoarthritis,OA)是一种以关节软骨退变和关节周围骨质增生为病理特征的慢性进行性骨关节病.是力学和生物学因素共同作用下软骨细胞、细胞外基质以及软骨下骨三者降解和合成偶联失衡的结果[1].     

Hedgehog信号转导通路与软骨细胞

大量研究表明,Hedgehog(Hh)信号转导通路的异常激活与多种骨关节软骨慢性退行性疾病相关。Hh基因包括Sonic hedgehog(Shh)、Indian hedgehog(Ihh)和Desert hedgehog(Dhh)。Ihh在软骨内成骨不同时期通过不同途径调控软骨细胞的分化发育,维持骨稳定生长;Shh主要促进胚胎时期肢体和脊髓中的骨髓间充质干细胞(BMSC)向软骨细胞分化;BMSC成软骨分化是一个复杂的过程,各信号通路虽然可单独起作用,但共同发挥调控作用更为重要。该文就Hh信号转导通路分类及构成、Hh信号转导通路与软骨细胞分化和发育、Hh信号转导通路与软骨退变等方面作一综述。     

软骨内化骨过程中软骨细胞的新命运

软骨内化骨是骨发生、生长和损伤修复的一种成骨方式。在成骨过程中软骨组织中的肥大软骨细胞分泌基质、钙化、死亡，软骨组织退变、崩解、被吸收，血管侵入，成骨细胞产生骨组织。目前对体外（ｉｎｖｉｔｒｏ）、在体（ｉｎｖｉｖｏ）软骨、骨组织和细胞活动的研究手段主...