精脒对衰老兔骨髓间充质干细胞成骨分化的影响及机制研究

背景 研究发现衰老兔骨髓间充质干细胞(bone-marrow mesenchymal stem cells,BMSCs)的成骨分化能力减弱,而精脒(Spermidine)对衰老相关疾病具有保护作用.目的 探讨精脒对衰老兔骨髓间充质干细胞成骨分化的影响及其作用机制.方法 复苏BMSCs并将其分为3组:对照组(Vehicle,培养基中不加入药物),D-半乳糖诱导衰老组(D-gal,培养基中加入40 g/L D-gal诱导BMSCs衰老),Spermidine干预组(Spermidine,培养基中加入40 g/L D-gal + 3 μmol/L Spermidine处理BMSCs).试剂盒检测细胞内烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)与还原型NAD+(NADH)比例,MTT法检测细胞增殖活性.成骨诱导培养后,Western blot检测Sirt1蛋白的表达,qPCR检测成骨相关基因的转录水平.结果 与Vehicle组相比,D-gal组细胞内NAD+/NADH比例降低,BMSCs增殖减弱(P<0.05);Spermidine可提高细胞内NAD+/NADH比例并促进BMSCs增殖(P<0.05).成骨诱导培养后,D-gal抑制Sirt1表达并下调成骨相关基因Runx2、Osx和ALP的转录表达(P<0.05);而Spermidine可上调Runx2、Osx和ALP的转录表达(P<0.05).当采用siRNA抑制Sirt1表达后,Spermidine上调成骨相关基因转录表达的作用明显减弱(P<0.05).结论 Spermidine可通过激活Sirt1促进衰老兔BMSCs成骨分化.     

PTRF介导骨髓间充质干细胞衰老在骨质疏松中的作用及其分子机制

【立论依据及设计思路】 临床上衰老所致的骨质疏松症(OP)没有好的治疗办法,以“干细胞”作为种子细胞的治疗策略为其提供了新的方法。骨髓间充质干细胞(BMSCs)自身衰老可影响其向成骨细胞分化,是衰老所致OP的重要因素。但何种机制参与调控BMSCs 衰老仍不明确。新近研究表明聚合酶Ⅰ转录释放因子(PTRF)介导细胞衰老,但目前暂未见PTRF在BMSCs衰老中作用的报道,我们预实验结果显示PTRF在老龄SD大鼠来源的BMSCs表达偏高。因此提出假说:PTRF可能介导BMSCs衰老在OP中发挥重要的作用,调控PTRF的表达可以通过延缓BSMCs衰老从而抑制OP。为此提出设计思路:(1)明确BMSCs衰老与PTRF有关;(2)证明PTRF介导BMSCs衰老影响成骨分化;(3)在动物模型上验证,输入上调或下调PTRF表达的BMSCs可促进或抑制OP。 【实验内容】 (1)对幼龄及老龄SD大鼠来源BMSCs进行鉴定,比较其PTRF和衰老标志物p21、p53表达以及成骨分化能力;(2)上调或下调PTRF对BMSCs衰老及成骨分化的影响;(3)探讨PTRF是否通过影响成骨分化相关蛋白碱性磷酸酶(ALP)、骨钙素(OPN)的表达从而导致成骨分化异常;(4)在老年性骨质疏松SD大鼠模型上,在体输入上调或下调PTRF的BMSCs,验证其对衰老所致OP的影响。 【材料】 动物:幼龄SD大鼠(5周)、老龄SD大鼠(32周)、雌性SD大鼠(10周);抗体:CD29、CD34、CD44、CD45(用于BMSCs鉴定);PTRF;ALP、OPN等成骨分化相关蛋白抗体;引物:(PTRF、P21、P53);转染相关:PTRF siRNA(慢病毒)、表达载体; 培养相关:成骨培养基;成骨染色试剂:茜素红S。 【可行性】 (1)我们预实验结果显示PTRF在幼龄和老龄SD大鼠来源BMSCs表达存在差异,并且与成骨分化相关。因此本项目的提出具有坚实的实验基础,理论上可行; (2)课题组成员都参与过学校暑期及业余学生科研项目,具有相关实验基础,技术上可行;(3)指导教师从事PTRF相关研究,可提供很好的支持,试剂及设备上可行。 【创新性】 老年化是当今中国社会面临的严重问题,本项目结合干细胞转化研究新进展,从PTRF介导BMSCs衰老影响成骨分化入手,为临床上治疗老年性OP提供一种新的安全有效的靶点。     

中药调节绝经后骨质疏松症成脂分化研究进展

绝经后骨质疏松症(postmenopausal osteoporosis,PMOP)是一种与女性衰老、卵巢组织衰退有关的慢性代谢性骨病,以骨量降低,易发生骨折为其主要特征。成骨与脂肪细胞是骨髓微环境的重要组成部分,主要由骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells,BMSCs)分化形成,在生理状态下,BMSCs分化为成骨、成脂细胞呈动态平衡的特点,而绝经后骨质疏松症状态下,BMSCs成脂分化增强,成骨分化减弱。目前,较多研究集中于BMSCs成骨-成脂分化平衡对PMOP的影响,认为BMSCs过度成脂分化是PMOP发生、发展的病理影响因素。BMSCs分化为成脂细胞是骨髓脂肪的主要来源,大量研究发现在PMOP状态下骨量与骨髓脂肪呈负性相关,并且骨髓脂肪作为参与调节能量与内分泌功能的组织可能通过其分泌的脂肪因子、炎症因子,调节OPG/RANKL/RANK信号轴等直接或间接抑制成骨分化与骨形成,促进破骨分化与骨吸收,从而负向影响骨代谢。中药在调节成脂分化方面发挥重要作用,该文综述单味中药及其有效成分或其单体成分、复方中药调节成脂分化的最新研究进展,以期为绝经后骨质疏松症的科研及临床用药提供一定的依据和参考。     

Effects of Eupolyphaga Containing Serum on Adipogenic and Ossific Differentiation of BMSCs

目的 探讨(庶)虫干预骨髓间充质干细胞( BMSCs)成脂和成骨分化的作用机制.方法 传3代BMSCs分为空白对照组、激素组、(庶)虫组,3组干预6d后对碱性磷酸酶(ALp)、甘油三酯(TG)进行检测,用光镜和电镜观察3组BMSCs细胞的超微结构.结果 (庶)虫含药血清干预BMSCs后,(庶)虫组甘油三酯含量较激素组明显降低,细胞ALP含量较激素组明显增加,激素可以促使BMSCs脂肪分化,抑制细胞代谢和分裂增殖能力.结论 (庶)虫含药血清可以抑制BMSCs成脂分化,促使BMSCs成骨分化.     

蛋白激酶CβⅡ负调控小鼠骨髓间充质干细胞的成骨分化

目的观察蛋白激酶C(PKC)各亚型在小鼠骨髓间充质干细胞(BMSCs)成骨分化中的作用。方法Western blot检测小鼠BMSCs成骨分化中PKC各亚型的活化情况;利用PKC阻断剂GFX分析PKC在BMSCs体外成骨分化中的作用;碱性磷酸酶(ALP)试剂盒检测成骨早期分化指标ALP的活性;茜素红染色检测BMSCs体外矿化能力;实时荧光定量聚合酶链反应(PCR)检测成骨分化相关基因Runx2、Ⅰ型骨胶原a1(ColⅠa1)和ALP的表达情况。结果小鼠BMSCs成骨分化过程中,仅检测到PKCβⅡ亚型活化,其他亚型均无明显活化。利用PKC阻断剂GFX抑制PKCβⅡ活化后,茜素红染色结果显示BMSCs的成骨分化过程受到促进;PCR结果显示成骨分化相关基因Runx2、ColⅠa1和ALP的mRNA水平均有不同程度增加;ALP活性检测结果也显示BMSCs的成骨分化过程受到促进。结论PKCβⅡ可负调控小鼠BMSCs的成骨分化。     

氧化应激对骨髓间充质干细胞影响机制的研究进展

骨髓间充质干细胞(BMSCs)具有多向分化能力。因其来源可靠,易获取,缺乏免疫原性,具有较强再生能力等特点,已被广泛用于多种疾病的治疗,是骨组织工程理想的种子细胞。大量研究表明,氧化应激已经成为骨代谢疾病中重要的研究领域之一,过度氧化应激可通过对相关因子及信号通路的调控来促进BMSCs衰老、凋亡,抑制BMSCs增殖和成骨分化,导致骨稳态失衡及骨形成能力下降,甚至发展为代谢性骨病。该文通过汇总近年发表的相关文献,针对氧化应激对BMSCs功能的影响及相关机制予以简要综述,以期为骨代谢疾病提供潜在的治疗新思路。     

富血小板血浆对体外培养骨髓间充质干细胞增殖及成骨分化的影响

目的 探讨不同浓度的富血小板血浆(PRP)对体外培养的大鼠骨髓间充质干细胞(BMSCs)增殖及成骨能力的影响.方法 取大鼠骨髓组织,密度梯度离心法体外分离培养BMSCs.取第3代细胞接种,分别加入含0.5％、1％、2％、5％、10％ PRP的成骨诱导液或DMEM培养基进行培养,并以加入不含PRP的成骨诱导液或DMEM培养基培养(0 PRP)的BMSCs作对照.采用XTr比色法测定BMSCs的增殖情况.分别于培养3、7、11d时用ELISA法测定细胞碱性磷酸酶(ALP)活性,培养7、14、21 d时用放射免疫法检测骨钙素(OCN)表达量,培养21 d时用茜素红染色观察钙化结节形成能力.结果 成骨诱导培养的前7d,PRP可促进BMSCs增殖,成骨诱导培养7d以后,PRP也可促进BMSCs的成骨分化,且随着PRP浓度的增加,促细胞增殖、分化和成骨能力逐渐增强.PRP促进BMSCs内ALP活性和OCN表达的作用也呈剂量依赖性.成骨诱导培养21 d后,5％、10％的PRP诱导钙化结节形成能力优于0.5％、1％和2％的RPR,0 PRP培养的BMSC仅见少量钙化结节形成.结论 在体外成骨诱导培养条件下,RPR能有效促进BMSCs的生长增殖和成骨分化,以浓度10％为最佳.     

miR-21诱导犬BMSCs骨向分化的体外实验研究

目的 体外研究检测miR-21诱导拉布拉多犬骨髓间充质干细胞(BMSCs)成骨分化的作用.方法 构建LentimiR-21-Luciferase与Lenti-LacZ-Luciferase慢病毒载体,分别转染犬BMSCs,将研究分为miR-21组与LacZ组.利用体外细胞划痕实验来比较转染后BMSCs的爬行迁移能力.在转染后的第0、1、4、7、14天分别提取miR-21组与LacZ组BM-SCs的mRNAs和蛋白.通过Real time-PCR技术和Westernblot检测成骨分化关键因子骨钙素(OCN)和骨桥蛋白(OPN)的表达.结果 Lenti-miR-21-Luciferase与Lenti-LacZ-Luciferase慢病毒载体成功转入BMSCs后,miR-21组的BMSCs细胞爬行迁移能力显著增强(P＜0.001);Real time-PCR和Western blot结果显示,miR-21可以显著上调BMSCs成骨分化关键因子OCN和OPN的表达(P＜0.05).结论 miR-21可以显著促进BMSCs的成骨分化,为进一步的体内实验奠定基础.     

Sdccag3通过Wnt通路对高脂血症大鼠种植体骨结合的影响

目的 探讨Sdccag3在高脂环境中通过Wnt信号通路影响骨髓间充质干细胞(BMSCs)成脂成骨分化以及高脂血症大鼠种植体周围骨结合的能力。 方法 构建高脂血症大鼠模型以及高脂环境培养BMSCs并进行成骨诱导,慢病毒载体过表达/沉默结肠癌抗原3(Sdccag3)的表达,采用RT-PCR、Western blotting、Micro-CT以及硬组织切片HE染色、油红O染色、免疫荧光染色等方法检测高脂环境中Sdccag3对大鼠骨代谢以及BMSCs分化平衡的影响。 结果 高脂成骨诱导BMSCs后过表达Sdccag3,下调成脂分化指标脂肪酸结合蛋白4(FABP4)、过氧化物酶体增殖剂激活受体γ(PPAR-γ),并上调Wnt信号通路标志基因低密度脂蛋白受体相关蛋白 5(LRP5)、LRP6、β-catenin及Wnt5a、Wnt5b,上调成骨分化指标碱性磷酸酶(ALP)、 Runt相关的转录因子2(Runx2);在高脂血症大鼠种植体周围骨组织中,过表达Sdccag3可上调Wnt信号通路标志基因并抑制周围脂形成,沉默LRP5会下调Sdccag3、成骨分化指标,上调成脂分化指标,与沉默Sdccag3表达一致。 结论 高脂血症促进种植体周围脂肪形成并抑制Sdccag3表达;过表达Sdccag3抑制BMSCs成脂分化并降低高脂血症大鼠种植体周围的成脂,促进成骨,促进Wnt信号通路标志基因表达。     

阿仑膦酸钠对骨髓间充质干细胞骨向诱导的实验研究

目的探讨阿仑膦酸钠(ALN)对骨髓间充质干细胞(BMSCs)增殖和骨向分化能力的影响,观察其促BMSCs骨向分化过程中对转化生长因子β1(TGF-β1)及骨形成蛋白-2(BMP-2)表达的影响,分析可能的作用途径。方法以碱性磷酸酶(ALP)等指标确定干预药物不同浓度梯度中最佳促BMSCs骨向分化剂量;分组实验,通过检测诱导分化过程中ALP和钙化结节等指标的表达,观察其对BMSCs骨向分化能力的影响;ELISA法检测骨向分化过程中TGF-β1、BMP-2的表达。结果 ALN最佳促BMSCs增殖和骨向分化浓度为1×10-8mol/L,该浓度ALN能促进成骨指标的表达和TGF-β1和BMP-2分泌增加;具有促BMSCs骨向分化能力的ALN各诱导组均伴随TGF-β1和BMP-2分泌增加。结论 ALN能促进BMSCs增殖和骨向分化;在BMSCs骨向分化过程中,上调TGF-β1、BMP-2的表达量可能是各干预药物促进MSCs骨向分化的作用机制之一。     

高尔基体通过自噬调控成骨分化的研究进展

临床上由多种原因引起的骨类疾病越来越常见,促进细胞的成骨分化是治疗骨类疾病的一个重要方面。自噬是细胞中普遍存在的一种生物活动,对于细胞的成骨分化具有重要意义。高尔基体是细胞内膜系统的重要组成结构之一,可参与自噬体的形成。本文主要围绕高尔基体、自噬和成骨分化三者之间的相互关系进行综述。     

双磷酸盐对高糖环境下BMSCs自噬相关因子Beclin1和LC3Ⅱ影响的研究

目的 研究双磷酸盐对高糖环境下骨髓间充质干细胞（bone marrow mesenchymal stem cells,BMSCs）自噬相关因子Beclin1和微管相关蛋白1轻链3（microtubule-associated protein 1 light chain 3, LC3)Ⅱ的影响。 方法 BMSCs体外分离与培养,进行成骨、成软骨及成脂三向分化诱导与鉴定,配置含浓度梯度10-6~10-9mmol/L双磷酸盐的高糖（30 mmol/L）培养基,采用CCK-8检测BMSCs的增殖活性后选定用于实验的双磷酸盐浓度为10-9 mmol/L。另取BMSCs分为3组:正常对照组（D-葡萄糖5.6 mmol/L）,高糖组（D-葡萄糖30 mmol/L）,高糖（D-葡萄糖30 mmol/L）+双磷酸盐（10-9 mmol/L）组。用real time -PCR检测3组细胞LC3和Beclin1的基因表达,Western blot检测3组细胞LC3Ⅱ和Beclin1蛋白的表达水平,透射电镜观察自噬体。 结果 鉴定结果示所得BMSCs具有成骨、成软骨及成脂分化能力。高糖组LC3和Beclin1 mRNA、LC3Ⅱ和Beclin1蛋白的表达较正常对照组增高（P<0.01）,而高糖组+双磷酸盐组较高糖组低（P<0.05）;透射电镜显示高糖组细胞中自噬体数量最多,高糖+双磷酸盐组其次,正常对照组最少。 结论 高糖环境下BMSCs自噬水平升高,而双磷酸盐能下调高糖环境下BMSCs自噬相关因子Beclin1和LC3Ⅱ的表达。     

自噬活性改变对骨髓间充质干细胞成骨分化能力的影响

目的 观察骨髓间充质干细胞(MSCs)自噬活性的改变对其向成骨细胞分化能力的影响,初步探讨自噬在骨髓MSCs成骨分化中的作用.方法 不同浓度的雷帕霉素处理骨髓MSCs 48 h后,向成骨细胞诱导分化2周.免疫荧光激光共聚焦法检测LC3表达;单丹磺酰戊二胺(MDC)荧光染色检测自噬囊泡;Western blot检测LC3-Ⅰ和LC3-Ⅱ的表达;实时定量PCR检测成骨相关基因ALP和Runx2表达;Von Kossa染色检测钙质沉积程度改变.结果 经雷帕霉素处理后,激光共聚焦和Western blot检测均可见骨髓MSCs中LC3的表达明显增加;自噬囊泡数量增加;成骨相关基因ALP和Runx2的mRNA表达量明显减少;Von kossa染色可见MSCs钙质沉积程度减弱.上述改变呈剂量依赖性.结论 骨髓MSCs的基础自噬活性较低,雷帕霉素能够增加骨髓MSCs的自噬活性,但同时减弱其向成骨细胞分化的潜能.自噬可能参与骨髓MSCs向成骨细胞分化的过程.     

骨髓间充质干细胞成骨分化相关通路的研究进展

骨髓间充质干细胞（BMSCs）是一种多能成体干细胞,是组织工程重要的种子细胞来源之一。BMSCs是成骨细胞的起源,体外条件下,BMSCs可以诱导分化为成骨细胞等多种细胞,这一过程受到多条信号通路的调控,其中比较重要的有骨形成蛋白（BMPs）／Smad通路、丝裂原激活蛋白激酶通路、Wnt通路和钙离子通路等。这些信号通路对BMSCs成骨分化具有重要的调节作用,最终维持了骨代谢平衡。BMSCs成骨分化对骨重建具有重要的影响,研究BMSCs成骨分化相关通路可以揭示其分子调控机制,为相关疾病的治疗提供新的靶点。     

自噬在不同类型骨质疏松症中的研究进展

自噬在骨代谢疾病中起关键作用，在骨组织各细胞增殖、分化、凋亡及保持稳定等多方面扮演重要角色，深度参与骨重塑过程。近年来研究发现自噬(autophagy)与骨质疏松症(OP)形成之间存在密切关系，OP可分为原发性或继发性骨质疏松症，由于不同的潜在病因和进展引起的各种自噬紊乱使调节机制进一步复杂化，故阐明这些机制可以有助于建立自噬靶向治疗，为临床上预防、缓解或逆转骨质疏松症等骨代谢性疾病提供理论基础。     

姜黄素促进炎症微环境下大鼠骨髓间充质干细胞骨向分化

目的 研究姜黄素对炎症微环境下大鼠骨髓间充质干细胞(BMSCs)成骨分化的影响。方法 分离、培养大鼠BMSCs,以10 ng/mL的肿瘤坏死因子α(TNF-α)诱发细胞炎症反应,用不同浓度姜黄素处理细胞,CCK-8检测细胞增殖以便筛选出实验所需姜黄素适宜浓度;实验分组为正常组、炎症组和炎症+姜黄素组;碱性磷酸酶(ALP)和茜素红染色检测成骨分化,实时荧光定量PCR检测骨涎蛋白(BSP)、Runt相关转录因子2(Runx2)的表达。结果 成功分离培养BMSCs;低浓度的姜黄素无细胞毒性,1μmol/L为适宜浓度;炎症降低大鼠BMSCs成骨相关基因BSP、Runx2表达,且ALP染色变浅、矿化结节减少;而姜黄素则可以逆转这种趋势,促进炎症状态下成骨相关基因 BSP、Runx2的表达(P＜0.05),较炎症组ALP染色加深,矿化结节增多。结论 姜黄素可以促进炎症微环境下BMSCs成骨分化。     

小寡核苷酸对大鼠骨髓间充质干细胞向成骨细胞分化的影响

目的：筛选具有促进大鼠骨髓间充质干细胞（BMSCs）成骨分化作用的小寡核苷酸（ODN）,探讨ODN对BMSCs向成骨细胞分化的影响。方法：取第3代BMSCs孵育24 h后进行成骨诱导,双盲法加入12条不同的ODN,PBS作为溶媒对照组,应用碱性磷酸酶(ALP)试剂盒检测ODN于不同工作浓度（4.0、 2.0、 1.0和 0.5 mg/L）、不同时间点（24、72和120 h）刺激经成骨诱导后的BMSCs内ALP的表达水平,筛选出具有促成骨分化作用的ODN。结果：与PBS溶媒对照组比较,ODN工作浓度为4.0和0.5 mg/L时,实验组与对照组ALP表达水平差异无显著性(P>0.05),ODN工作浓度为2.0和1.0 mg/L时,有2条ODN在不同时间点（24、72和120 h）均可促进BMSCs内ALP的表达（P<0.01）。结论：在12条不同的ODN中共筛选出2条具有促进BMSCs成骨分化作用的ODN,表明特定序列的ODN能够影响大鼠BMSCs向成骨细胞的分化。     

自噬相关信号转导通路在骨代谢中的作用

自噬是组织衰老退变的有效保护机制,在细胞增殖、分化和成熟过程中发挥重要作用.参与骨代谢的主要细胞包括成骨细胞和破骨细胞,它们共同在骨骼发育和维持中起着至关重要的作用.研究发现,在成骨细胞中主要通过去乙酰化酶1及丝裂原激活蛋白激酶8/forkhead box O3来调节自噬水平的高低,在破骨细胞中主要通过Bcl-2相互作...     

PPARδ激动剂GW501516对大鼠骨髓基质干细胞分化的作用

目的：探讨过氧化物酶体增殖激活受体δ( PPAR δ)激动剂GW501516对大鼠骨髓基质干细胞( BMSCs)向成脂和成骨方向分化的作用。方法全骨髓培养法培养大鼠原代BMSCs后采用差速贴壁法纯化,流式细胞仪鉴定其细胞表面标志物,实验分为PPAR δ激动剂组和对照组,分别进行成骨和成脂方向诱导培养,荧光定量PCR检测成骨细胞分化标志物(碱性磷酸酶、骨钙素)和脂肪细胞分化标志物(脂肪酸结合蛋白2、脂连素) mRNA的表达,油红O 染色检测脂肪细胞分化,茜素红染色检测成骨细胞矿化情况。结果与对照组比较,PPAR δ激动剂促进BMSCs向成骨细胞方向分化标志物表达,抑制向脂肪细胞方向分化标志物表达。茜素红染色显示PPAR δ激动剂组细胞矿化结节较对照组增加,油红染色显示PPAR δ激动剂组脂肪小滴明显减少。结论 PPAR δ激动剂促进BMSCs向成骨方向分化,抑制其向成脂方向分化。     

胶质瘤干祖细胞分化与自噬的相关性研究

目的 观察胶质瘤干祖细胞(GSPCs)诱导分化前后自噬活性的变化,探讨GSPCs分化与自噬的相关性.方法 于干细胞培养基和诱导分化培养基培养GSPCs,分别采用微管相关蛋白轻链3(LC3)免疫荧光染色、透射电镜及Western blot检测GSPCs分化前后自噬活性的变化.GSPCs诱导分化时,加入3-甲基腺嘌呤(3-MA)自噬抑制剂,观察其对GSPCs分化的影响,并采用自噬激活剂雷帕霉素(RPM)行进一步检测.结果 GSPCs分化前,自噬活性低;诱导其分化后,自噬活性增高.加入自噬抑制剂3-MA可抑制GSPCs贴壁分化;Western blot检测示,加入3-MA的GSPCs中胶质纤维酸性蛋白(GFAP)、微管相关蛋白-2(MAP-2)及beclin-1表达量显著低于未加3-MA的GSPCs.GSPCs在含血清条件下培养时,适当浓度的RPM可促进其贴壁分化.结论 GSPCs分化与其自噬活性密切相关.增强GSPCs自噬活性可促进分化,抑制其自噬活性可抑制分化.