Shh在雷奈酸锶促进骨髓间充质干细胞成骨分化过程中的作用

 目的：研究Sonic Hedgehog（Shh）在雷奈酸锶（strontium ranelate,Sr）促进大鼠骨髓间充质干细胞（BMSCs）向成骨细胞分化中的作用。方法：采用全骨髓贴壁培养法分离、纯化、培养大鼠BMSCs,取第3~5代BMSCs加入成骨诱导液诱导成骨分化,再加入不同浓度Sr及Shh拮抗剂cyclopamine（Cy）,分别观察它们对BMSCs向成骨细胞分化的影响。酶标法检测成骨细胞分化早期标志物碱性磷酸酶(alkaline phosphatase,ALP)的活性;茜素红染色检测细胞钙化水平;Western blotting法检测Shh和Runx2蛋白的表达情况。结果：Sr（3 mmol/L）可以使细胞ALP活性增高,钙结节形成增加。Sr（0.1～5 mmol/L）作用BMSCs 7 d,可明显促进Shh和Runx2蛋白的表达,且Shh蛋白在1 mmol/L Sr作用时表达最多,而Runx2在3 mmol/L Sr作用时表达最多。1 mmol/L Sr作用BMSCs不同时间（1、3、5、7 d）,呈时间依赖性地上调Shh和Runx2蛋白的表达。Cy（10 μmol/L）不仅拮抗Sr对Shh和Runx2表达的上调作用,还抑制Sr对ALP和钙结节形成的促进作用。结论：Sr可通过上调Shh蛋白及成骨特异性转录因子Runx2的表达促进BMSCs向成骨细胞分化。     

Hedgehog/Gli1通路在雷奈酸锶促进骨髓间充质干细胞成骨分化过程中的作用

目的:探讨Hedgehog/Gli1信号通路在雷奈酸锶(strontium ranelate,Sr)促进骨髓间充质干细胞(BMSCs)向成骨细胞分化中的作用。方法:体外分离培养大鼠BMSCs,诱导其成骨分化,根据实验目的加入不同浓度的Sr、Hedgehog受体拮抗剂cyclopamine(Cy)及Gli1小干扰RNA(Gli1-siRNA)。用Western blotting法检测Gli1及Runx2的表达,酶标法检测碱性磷酸酶(ALP)活性,茜素红染色法检测钙结节水平。结果:应用不同浓度的Sr(0.1~5 mmol/L)处理BMSCs细胞7 d后,细胞内Gli1蛋白表达增高,Sr的浓度为3 mmol/L时,Gli1表达达到高峰;使用Cy与Sr共处理BMSCs 7 d,能拮抗Sr对Gli1蛋白表达的上调作用;应用Gli1-siRNA转染细胞后,能下调Gli1蛋白的表达,并抑制Sr对Gli1下游Runx2蛋白表达的上调作用,还可拮抗Sr对ALP活性及钙化结节形成的促进作用。结论:Hedgehog/Gli1通路参与了Sr促进骨髓间充质干细胞向成骨分化的过程。     

TGF-β1 在雷奈酸锶促进大鼠骨髓间充质干细胞向成骨细胞分化中的作用

目的: 探讨转化生长因子β₁(TGF-β₁)在雷奈酸锶(Sr)促进大鼠骨髓间充质干细胞(rBMSCs)向成骨细胞分化 中的作用。方法: 应用试剂盒测定碱性磷酸酶(ALP)活性及钙结节数量;Western blotting法测定TGF-β₁的表达水平。结果: 应用0.1、1、3、5、及7 mmol/L Sr分别处理rBMSCs 7 d,均能明显增加ALP活性,其中3 mmol/L Sr增加ALP活性的作用最大(P<0.01)。3 mmol/L Sr作用rBMSCs 21 d可明显增加钙结节数量。应用0.1~5 mmol/L Sr分别处理rBMSCs 7 d,可显著地上调TGF-β₁的表达,其中浓度为1 mmol/L时,TGF-β₁表达达到高峰。1~7 d,1 mmol/L Sr呈时间依赖性地促进TGF-β₁表达。1 mmol/L Sr处理rBMSCs前2 h,给予TGF-β₁抑制剂SB431542预处理,不仅可明显地抑制Sr对TGF-β₁表达的上调作用,而且显著地减弱Sr对ALP活性及钙结节形成的促进作用。结论: Sr可通过上调TGF-β₁表达促进rBMSCs向成骨细胞分化。     

木通皂苷D通过丝裂原活化蛋白激酶信号通路促进大鼠骨髓间充质干细胞分化为成骨细胞

目的:探讨木通皂苷D(ASD)是否促进大鼠骨髓间充质干细胞(BMSCs)分化为成骨细胞及其机制。方法:分离培养大鼠BMSCs;观察ASD对其向成骨细胞分化的影响以及p38丝裂原激活蛋白激酶(p38MAPK)抑制剂SB203580和细胞外信号调节激酶(ERK)抑制剂PD098059的干预作用;检测BMSCs分化过程中碱性磷酸酶(ALP)活性和骨钙素(OC)含量;实时荧光定量PCR检测护骨素(OPG)和核因子κB受体活化因子配体(RANKL)mRNA的表达;Westernblotting法检测p38MAPK和ERK活性水平。结果:ASD处理后第9d,成骨性分化标志物OPGmRNA表达量明显增高,RANKLmRNA的表达量明显降低,同时显著提高BMSCs分化为成骨细胞的ALP活性和OC的表达,而且p38MAPK和ERK活性也显著增加。SB203580和PD098059则显著抑制ASD的成骨作用。结论:ASD在体外具有促进大鼠BMSCs向成骨细胞分化的作用,这一作用与MAPK途径的p38MAPK和ERK蛋白有关。     

雷奈酸锶通过TGF-β1/Smad通路促进骨髓间充质干细胞向成骨细胞分化

 [摘 要] 目的:研究转化生长因子β1（TGF-β1）/Smad通路在雷奈酸锶（strontium ranelate,Sr）促进大鼠骨髓间充质干细胞（BMSCs）向成骨细胞分化中的作用。方法: 在大鼠BMSCs向成骨细胞的诱导分化过程中,用Sr处理细胞,用Western blotting法检测磷酸化Smad2（phosphorylated Smad2,p-Smad2）和Runx2的表达。用TGF-β1特异性阻断剂SB431542或Smad2小干扰RNA（Smad2-siRNA）预处理BMSCs后加入Sr,再观察p-Smad2和Runx2表达的改变。应用试剂盒检测碱性磷酸酶（alkaline phosphatase,ALP）活性及钙结节水平。结果: 在大鼠BMSCs向成骨细胞的诱导分化过程中,Sr可增加p-Smad2和Runx2的表达,Sr 浓度为1 mmol/L、作用1 h时,p-Smad2表达最多;Sr 浓度为1 mmol/L、作用5 d时,Runx2表达最多;用SB431542或Smad2-siRNA预处理BMSCs后再加入Sr,不仅可以抑制p-Smad2和Runx2的表达,且ALP活性与钙结节数量也受到明显的抑制。结论: Sr可通过TGF-β1/Smad通路促进大鼠BMSCs向成骨细胞分化。     

辛伐他汀对BMSCs成骨分化过程中TGF-β1/ smad信号通路的影响

目的　探讨辛伐他汀（simvastatin,SIM）是否可以通过调节TGF-β1/Smad通路从而促进大鼠骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells , BMSCs)分化为成骨样细胞。　方法　复苏、培养大鼠BMSCs并诱导其向成骨样细胞分化。实验组加入不同浓度的SIM（10-8 mol/L、10-7 mol/L、10-6 mol/L）,对照组不给予药物干预。加入成骨诱导液,7d后运用碱性磷酸酶染色法观察细胞成骨能力,21d后用茜素红染色检测细胞钙化水平,Westernblot法检测TGF-β1、Smad2、Smad3蛋白的表达水平。 结果　应用10-8 mol/L～10-6 mol/L SIM处理细胞7d均可使细胞ALP活性显著增加,其中浓度为10-7 mol/L时效果最显著;应用10-8 mol/L～10-6mol/L SIM处理细胞21d后可使细胞钙化结节明显增多;应用10-8 mol/L～10-6 mol/L SIM处理细胞7d后细胞内TGF-β1、Smad2、Smad3蛋白水平明显增高。 结论　辛伐他汀可促进大鼠BMSCs分化为成骨细胞,其作用机制可能与上调TGF-β1/Smad信号通路中相关基因的表达水平有关。     

柚皮苷在促大鼠骨髓间充质干细胞骨向分化过程中对MAPK信号通路的影响

目的: 研究中药单体柚皮苷(NG)对体外培养的大鼠骨髓间充质干细胞(MSCs)向成骨细胞分化过程中MAPK信号通路的影响。方法: 观察在正常、加入p38、ERK和JNK通路抑制剂SB203580、PD98059、SP600125及3种抑制剂全部加入的情况下,各组碱性磷酸酶(ALP)、骨钙素(BGP)、I型胶原(Col I)等骨向分化指标的差异。用Western blotting技术检测各组p38、ERK1/2和JNK蛋白的磷酸化水平,用荧光定量PCR技术检测细胞因子转化生长因子β₁(TGF-β₁)、骨形成蛋白2(BMP-2)和核心结合因子α1(Cbfα1) mRNA的表达。结果: (1)10^-7mol/L为本实验中NG的最佳促骨向分化浓度。(2) NG最佳浓度组的ALP和BGP含量比其它各组都高(P<0.05),Col I含量无明显差异(P>0.05);与NG组相比,加入不同抑制剂组的ALP、BGP和ColⅠ表达量出现不同程度的降低。(3)与空白组相比,NG组JNK蛋白的磷酸化水平升高(P<0.05),p38蛋白的磷酸化水平降低(P<0.01),ERK1/2蛋白的磷酸化水平无明显差异(P>0.05)。与NG组相比,加入不同抑制剂组的p38、ERK1/2和JNK蛋白的磷酸化水平有升高也有降低。(4) NG组上调BMP-2的表达(P<0.05),下调Cbfα1的表达(P<0.05),而对TGF-β₁的表达无明显影响(P>0.05)。与NG组相比,加入不同抑制剂组的TGF-β₁、BMP-2和Cbfα1 mRNA表达量出现不同程度的降低。结论: NG主要通过激活MAPK信号通路中ERK通路、JNK通路以及上调BMP-2的表达,促进MSCs的骨向分化。NG上调BMP-2的表达受MAPK通路中p38通路的影响较大。     

IRAK-4对成骨细胞分化BMP-Smad通道的影响

目的　探讨白细胞介素-l受体相关激酶-4对成骨细胞分化过程BMP-Smad通道的影响。 方法　 C2C12细胞是肌卫星细胞,不同培养条件下有不同分化潜能。它可分化为成骨细胞,是研究体外成骨细胞分化的理想模型。C2C12细胞培养于培养板中,随机分为3组,每组加入不同培养物,模拟干细胞向成骨细胞分化过程中受到的不同刺激。检测ALP活性、Smad1 mRNA、P-Smad1蛋白表达,观察不同刺激对成骨细胞分化的影响。 结果　与正常对照组比较,BMP-2组ALP活性明显增加,与BMP-2组比,BMP2+IRAK-4siRNA转染组ALP活性增加,BMP2+IRAK-4siRNA转染组和BMP-2组比Smadl 　mRNA的表达只是轻微增加,P-Smad1蛋白表达明显增加。 结论　BMP-2可增强C2C12细胞成骨化,IRAK-4可抑制C2C12细胞被BMP-2诱导的成骨化,其机制可能是通过减弱BMP-Smad通道中Smad1磷酸化水平实现的。     

BMP-2和FGF-2对小鼠骨髓间充质干细胞向成骨细胞分化的影响

目的:观察骨形成蛋白(BMP-2)和成纤维细胞生长因子2(FGF-2)对小鼠骨髓间充质干细胞(MSCs)向成骨细胞分化的影响.方法:取3～18月雄性C57BL/6J小鼠(共50只)的骨髓细胞, 分离贴壁培养后, 用免疫磁珠法纯化, 并鉴定为MSCs后, 再进行贴壁培养24 h后, 分别在成骨细胞诱导培养液中加入100 μg/L BMP-2和0.5 nmol/L FGF-2持续诱导7、 14、 21 d后, 进行碱性磷酸酶染色、碱性磷酸酶活性检测, Vonkossa染色以及茜素红染色, 并用递转录荧光定量PCR法检测向成骨细胞分化的标志性基因(Runx2/cbfa1、 Alp、 collagen-1、 osteocalcin)的表达情况.结果:BMP-2刺激组的ALP活性以及钙化结节明显高于对照组, Runx2/cbfa1, ALP, collage-1, osteocalcin的mRNA呈高表达; FGF-2刺激组的ALP活性以及钙化结节也高于对照组, Runx2/cbfa1、 Alp、 collagen-1、 osteocalcin的mRNA表达量也高于对照组, 但不如BMP-2明显. 结论:BMP-2和 FGF-2在不同程度上促进体外培养的小鼠MSCs向成骨细胞方向分化.     

BMP-2表达上调剂的筛选及其抗骨质疏松活性研究

目的筛选上调骨形态发生蛋白2(BMP-2)表达的新型小分子活性化合物,为研发抗骨质疏松药物提供先导化合物。方法应用国家新药(微生物)筛选实验室前期建立的BMP-2表达上调剂的高通量筛选模型,对化合物库中10 000余个化合物进行筛选,以染料木素作为阳性对照;应用实时定量PCR和Western blot方法检测活性化合物对U-2OS细胞BMP-2 mRNA和蛋白表达水平的影响。在mRNA水平考察了活性化合物对Runx2表达的影响,Western blot法检测活性化合物对Smad1/5/8蛋白磷酸化水平的影响;用PNPP法检测碱性磷酸酶活性,验证活性化合物体外促进成骨细胞分化的作用。结果在BMP-2表达上调剂模型细胞上筛选得到活性化合物E19773,其在模型细胞上的EC50为46.2μmol/L;实时定量PCR结果显示,化合物E19773能够提高U-2OS细胞BMP-2和Runx2的mRNA表达水平;Western blot结果显示,Smad1/5/8蛋白磷酸化水平明显升高;碱性磷酸酶结果表明E19773能够在体外促进成骨细胞的分化。结论化合物E19773在0.75~50μmol/L浓度范围内能明显上调BMP-2的表达,主要通过Smads通路来调控细胞成骨分化,是活性较好的BMP-2上调剂。     

不同浓度的骨碎补总黄酮对大鼠骨髓间充质干细胞向成骨细胞分化的影响

目的:通过在体外条件下对大鼠骨髓间充质干细胞(BMSCs)实施干预诱导,探寻骨碎补总黄酮对BMSCs的成骨诱导分化能力及不同浓度下可能存在的剂量效应关系。方法:应用全骨髓贴壁培养法对BMSCs进行分离、纯化,并通过流式细胞术对BMSCs进行鉴定,再通过设立含不同浓度骨碎补总黄酮条件培养基,分组对BMSCs进行干预,观察各组7d和14d碱性磷酸酶(ALP)的表达,同时通过ALP染色和矿化结节染色进行定性分析。结果:用全骨髓贴壁法成功分离获得了均一稳定的BMSCs,各浓度骨碎补总黄酮作用BMSCs7d和14d后,诱导不同程度的ALP表达,经10-5g/L骨碎补总黄酮诱导,ALP染色及矿化结节染色均阳性。结论:低浓度骨碎补总黄酮能促进BMSCs向成骨细胞分化,其ALP生成量随着骨碎补总黄酮浓度的降低大致呈增加趋势。     

ERK信号通路在檞皮素促大鼠MSCs成骨分化中的作用

目的:观察细胞外信号调节激酶(ERK)信号通路在檞皮素(QUE)促进SD大鼠骨髓间充质干细胞(MSCs)成骨分化过程中的作用。方法:(1)用0.01μmol/L、0.1μmol/L、1μmol/L、10μmol/L和100μmol/LQUE干预MSCs,MTT法检测各浓度QUE对MSCs增殖的影响,碱性磷酸酶(ALP)测定试剂盒检测各浓度QUE对MSCsALP表达的影响;(2)用ERK1/2抑制剂干预后,加入QUE,用ALP测定试剂盒检测ALP的表达,ELISA法检测Ⅰ型胶原(ColⅠ)和骨钙素(BGP)的表达,Westernblotting检测ERK1/2的表达,荧光定量PCR检测转化生长因子β₁(TGF-β₁)mRNA、骨形成蛋白2(BMP-2)mRNA和核心结合因子α1(Cbfα1)mRNA表达。结果:(1)0.1μmol/L、1μmol/L和10μmol/LQUE剂量依赖性地促进MSCsALP的表达,同时能促进MSCs的增殖;(2)与空白组相比,QUE组ALP、BGP和ColⅠ表达均增加(P<0.01),加入ERK1/2抑制剂后,磷酸化的ERK1/2表达减少(P<0.05),同时ALP、BGP和ColⅠ表达降低(P<0.01);(3)与空白组比较,QUE组TGF-β₁mRNA、BMP-2mRNA和Cbfα1mRNA的表达均增加(P<0.05),加入ERK1/2抑制剂后这3个基因的表达都下降(P<0.05)。结论:一定浓度的QUE能促进MSCs的增殖和成骨分化,ERK通路的激活在此过程中起到了重要的作用。     

BMP-2对不同血清浓度下OPG-/-小鼠骨髓间充质干细胞增殖和分化的作用

研究骨形成蛋白-2(Bone Morphogenetic Protein 2,BMP-2)对在不同血清浓度条件下OPG-/-小鼠骨髓间充质干细胞(Bone Marrow Derived Stroma Cells,BMSCs)的增殖和分化作用。取OPG-/-小鼠股骨,分离骨髓基质细胞进行体外培养。在各自培养条件下分为实验组(BMP-2组)和空白对照组(CON组),倒置相差显微镜下观察细胞形态变化,MTT法测定细胞增殖率,PNPP法测定碱性磷酸酶(AlkalinePhosphatase,ALP)的表达。BMP-2组和CON组在含有10%、15%和20%FBS的培养条件下,第3、5和7d的增殖较无FBS和5%FBS条件下明显(P<0.05),而15%和20%FBS条件下增殖又较10%FBS显著(P<0.05);BMP-2组对ALP表达的影响与CON存在较大差异,BMP-2组在所有不同血清浓度条件下的第3、5和7 dALP活性均高于CON组(P<0.05)。BMP-2组对OPG-/-小鼠BMSCs无增殖作用,较高血清浓度是其增殖的主要条件,但在ALP的分化活性方面作用显著。