牵张应力调控Notch1信号通路促进大鼠BMSCs增殖和成骨分化

目的 探讨牵张应力调控Notch1促进骨髓间充质干细胞(BMSCs)增殖和成骨分化的机制。方法 制备并鉴定大鼠BMSCs。细胞分组设置为：0%拉伸幅度组、0%+DAPT组、5%拉伸幅度组、5%+DAPT组。运用CCK-8法测定BMSCs增殖;采用碱性磷酸酶、茜素红和油红O染色法检测细胞成骨和成脂分化;通过Western bloting检测Notch1和Jagged1蛋白表达。结果 5%拉伸幅度牵张应力可显著提高BMSCs增殖、碱性磷酸酶表达及钙化结节形成,抑制BMSCs成脂分化(P<0.05或P<0.01),同时显著提高Notch1和Jagged1蛋白表达(P<0.01);DAPT可显著逆转牵张应力对BMSCs增殖、碱性磷酸酶表达、钙化结节形成、成脂分化及Notch1和Jagged1蛋白表达的影响(P<0.05或P<0.01)。结论 5%拉伸幅度的牵张应力促进了BMSCs增殖和成骨分化,Notch1信号通路可能是牵张应力促进BMSCs增殖和成骨分化的靶点。     

骨细胞Wnt/β-Catenin通过Notch信号促进BMSCs成骨分化

目的探讨骨细胞Wnt信号通路对骨髓间充质干细胞(BMSCs)成骨分化的作用及其分子机制。方法采用条件性基因敲出Cre/loxp技术制备特异性激活骨细胞Wnt/β-Catenin信号通路的小鼠;体外分离其和野生对照组小鼠的骨细胞,并分别与野生型小鼠骨髓间充质干细胞共培养;碱性磷酸酶(ALP)染色及活性定量、茜素红(Alizarin red)染色检测共培养早期成骨分化和晚期钙盐沉积;Real-Time PCR检测骨细胞Notch信号配体Jag1、Jag2、Dll1、Dll4及共培养后成骨分化特异标志物Runx2、ALP、Osteocalcin的mRNA表达水平。随后于共培养中加入Notch信号通路化学抑制剂DAPT(对照组加DMSO),再次行碱性磷酸酶(ALP)染色及活性定量和Real-Time PCR检测成骨分化特异标志物表达水平。结果 Wnt/β-Catenin激活的骨细胞其自身Jag1、Jag2、Dll4 mRNA表达较对照组骨细胞明显升高(P0.05),与BMSCs共培养后成骨转录因子Runx2,成骨分化特异标志物ALP、Osteocalcin mRNA的表达较野生型明显升高(P0.05),钙盐沉积增加。加入DAPT后,骨细胞Wnt激活组成骨转录因子Runx2、ALP、Osteocalcin mRNA的表达明显下降(P0.05)。结论骨细胞调控骨的代谢,激活其Wnt/β-Catenin信号通路将通过上调Notch信号而促进BMSCs的成骨分化。     

不同组织来源间充质干细胞体外成骨分化能力的比较研究

目的比较成人脂肪间充质干细胞(ASCs)、脐带间充质干细胞(UC-MSCs)和成人骨髓间充质干细胞(BMSCs)的成骨能力,选择优势干细胞种类作为应用于骨组织工程治疗骨缺损的种子细胞。方法采用含10%胎牛血清的DMEM/Ham’s F-12培养液培养3种MSCs。取3种MSCs的P3代,通过CCK8方法检测其增殖能力;通过流式细胞仪进行鉴定;通过碱性磷酸酶(ALP)和茜素红染色检测骨分化蛋白ALP的分泌和矿化钙结节的沉积,并对钙结节进行定量分析;通过实时荧光定量PCR(RT-q PCR)方法检测骨再生相关基因的表达。结果 3种P3代MSCs在3~5d之间增殖均处于对数生长期;流式鉴定3种细胞的表面标志物阳性率:CD44、CD90和CD105均高于97%,阴性率:CD14、CD34和CD45均低于1%;ALP染色结果显示3种MSCs成骨诱导9d时,细胞内均表达ALP,茜素红染色结果显示成骨诱导18d时,均呈现较好的矿化能力,BMSCs和UC-MSCs成骨诱导后形成的钙结节无显著性差异;RT-q PCR结果显示3种MSCs成骨诱导组相比较于对照组,成骨再生相关基因Osterix、ALP、I型胶原(COL1)和骨钙素(OCN)均显著性高表达;3种MSCs成骨诱导9d时,UC-MSCs实验组的COLI基因表达显著性高于BMSCs,成骨诱导18d时,ASCs实验组的Osterix基因表达显著性高于BMSCs。结论 ASCs和UC-MSCs具有一定的成骨矿化能力,有望成为骨组织工程治疗骨缺损的种子细胞。     

左归丸含药血清调节Runx2激活ALP、OPN蛋白促进BMSCs增殖和分化的研究

目的 探讨左归丸（Zuoguiwan,ZGW）的补肾填精、益髓壮骨的作用,促进骨髓间充质干细胞（bone marrow mesenchymal stem cells,BMSCs）的增殖和向成骨细胞方向分化。方法 制备ZGW含药血清,设置10% FBS DMEM组、成骨诱导液组、2.5%空白大鼠血清-成骨诱导液组、2.5% ZGW含药血清-成骨诱导液组。采用MTT法观察各组对BMSCs的增殖,使用碱性磷酸酶钙钴染色法检测BMSCs向成骨细胞方向的分化能力,碱性磷酸酶（alkaline phosphatase,AKP）法检测细胞培养液中AKP的含量,Western blot检测BMSCs中Runt相关转录因子2（Runx2）、骨钙蛋白（osteocalcin,OPN）和碱性磷酸酶（alkaline phosphatase,ALP）蛋白的表达。结果 2.5% ZGW含药血清-成骨诱导液组能够促进BMSCs的快速增殖,较早地进入平台期,促进BMSCs中AKP的分泌,提高ALP含量,上调BMSCs细胞中Runx2、ALP和 OPN的蛋白表达水平。结论 ZGW抗骨质疏松的分子机制,可能与调节Runx2激活ALP、OPN蛋白表达,促进BMSCs增殖和向成骨细胞方向分化有关。     

左、右归丸对去卵巢大鼠骨髓间充质干细胞成骨分化的影响

目的 基于AMPK /mTOR信号通路探讨左、右归丸对去卵巢大鼠骨髓间充质干细胞成骨分化的影响及作用机制。方法 将60只雌性大鼠随机分为六组,其中一组为空白对照（KB组）;一组模拟手术过程,灌胃蒸馏水（SHAM组）;其余四组进行卵巢切除术,分别灌胃蒸馏水（OVX组）、补佳乐（BJL组）、右归丸（YGW组）和左归丸（ZGW组）。12周后取大鼠股骨和胫骨骨髓间充质干细胞培养,并进行成骨分化诱导,采用流式细胞仪进行细胞鉴定;用碱性磷酸酶（ALP）活性检测试剂盒检测ALP活性;通过茜素红染色法观察矿化结节的形成;通过Western blotting法检测Runx 2、AMPKɑ、p-AMPKɑ、mTOR、p-mTOR、p70S6K1、p-p70S6K1蛋白的表达。结果 左、右归丸能显著提高去卵巢大鼠骨髓间充质干细胞成骨诱导后ALP活性,促进成骨诱导后矿化结节的形成,提高Runx 2蛋白的表达。与KB组比较,OVX组AMPKɑ蛋白磷酸化水平升高,mTOR与p70S6K1蛋白磷酸化水平皆降低;三个用药组皆能对抗上述改变。结论 左、右归丸均能促进BMSCs的成骨分化,其作用机制可能是通过AMPK /mTOR信号通路影响了BMSCs的成骨分化。     

大鼠骨髓间充质干细胞成骨分化过程中降钙素基因相关肽受体的表达

[目的]探讨大鼠骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells,BMSCs)向成骨细胞分化过程中降钙素基因相关肽(calcitonin gene-related peptide,CGRP)受体的表达变化。[方法]采用全骨髓法体外分离、培养大鼠骨髓间充质干细胞,分为诱导成骨组与未诱导组,在传代培养的不同时期(1、2、3周),采用免疫细胞化学、Western Blot对骨髓间充质干细胞的成骨诱导分化进行鉴定,采用RT-PCR、Western Blot检测各组细胞CGRP受体mRNA、蛋白的表达情况。[结果]RT-PCR结果显示同一时间点诱导组CGRP受体mRNA表达量高于未诱导组,诱导组CGRP受体mRNA表达以时间依赖性的方式不断增高;Western Blot结果显示同一时间点诱导组CGRP受体的蛋白水平高于未诱导组,诱导组CGRP受体蛋白水平以时间依赖性的方式增高。[结论]本实验从mRNA、蛋白水平证实大鼠骨髓间充质干细胞表达CGRP受体,随着成骨诱导的不断进行,CGRP的表达量随之上升。     

固本增骨方含药血清对骨髓间充质干细胞成骨分化的影响

目的观察固本增骨方含药血清对大鼠骨髓间充质干细胞成骨分化的作用并探讨其可能的作用机制。方法制备固本增骨方含药血清,将大鼠骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells,BMSCs)分为空白血清组、5%、10%、20%、30%浓度含药血清组及传统诱导组,分别对各组大鼠BMSCs进行成骨诱导。4周后进行茜素红染色镜下观察各组红色钙结节数量,Western blotting法分析各组BGP、Runx2的蛋白相对表达量,Real-Time PCR检测各组中BGP、Runx2 mRNA的相对表达量。结果各组BMSCs成骨诱导分化后的形态变化各有特点,茜素红染色后镜下观察,红色钙结节数量随含药血清浓度增加而增加,并且浓度为20%时钙结节数量明显多于其他各组(P<0.01);BGP、Runx2的蛋白及mRNA相对表达量在20%浓度含药血清组达最高,且与其他各组比较差异均有统计学意义(P<0.01)。结论固本增骨方含药血清能通过BGP、Runx2的转录与表达促进大鼠BMSCs成骨分化,且在20%浓度为最佳。     

土鳖虫对激素诱导骨髓间充质干细胞成骨分化的影响

目的:探讨激素性股骨头缺血坏死的发病机制及土鳖虫防治该病的作用机制。方法:体外培养骨髓间充质干细胞,传3代BMSCs随机分为空白组,模型组及中药低、中、高剂量组。模型组应用大剂量地塞米松诱导体外培养的骨髓间充质干细胞成脂分化,抑制其成骨分化。中药低、中、高剂量组在诱导成脂的同时给予土鳖虫含药血清干预。检测干预6d后各组细胞内成骨标志物骨钙素、碱性磷酸酶及Ⅰ型胶原mRNA的表达。结果:土鳖虫含药血清可逆转激素诱导下的BMSCs内碱性磷酸酶含量,骨钙素及Ⅰ型胶原mRNA表达均降低。结论:土鳖虫防治激素性股骨头缺血坏死的机制不仅是改善股骨头的微循环,同时还与其抑制激素诱导下的BMSCs成骨分化减少有关。     

hVEGF165基因转染后兔骨髓间充质干细胞蛋白分泌功能及成骨活性的检测

目的:血管内皮细胞生长因子在血管再生和骨组织再生过程中起着重要的调节作用.观察hVEGF-165基因转染的兔骨髓间充质干细胞分泌VEGF的功能及转染后细胞的成骨活性.方法:(1)体外分离、培养兔骨髓间充质干细胞,纯化并鉴定兔骨髓间充质干细胞;免疫荧光法检测细胞表面标志;传代培养后以1μgPcDNA3.1-hVEGF165∶3μL阳离子脂质体Lipofectamine的比例转染,通过ELISA和Western-blot检测转染后细胞中外源性VEGF的表达.(2)测定在正常条件培养和成骨条件培养下,转染后细胞上清中碱性磷酸酶、骨钙素的水平.结果:(1)hVEGF165基因转染的骨髓间充质干细胞能成功分泌VEGF蛋白.(2)成骨条件培养下,基因转染组细胞碱性磷酸酶和骨钙素的分泌量明显高于未转染组(P<0 05);而在正常条件培养下,基因转染组细胞碱性磷酸酶和骨钙素的表达分泌量较低.结论:(1)采用基因转染技术可将hVEGF165基因转染到骨髓间充质干细胞中并可有效表达具有生物活性的VEGF.(2)在成骨条件培养下,转染hVEGF165基因后骨髓间充质干细胞的成骨能力增强.     

Wnt3a联合骨形态发生蛋白2对骨髓间充质干细胞增殖及成骨分化的影响

目的 观察经典Wnt/β-catenin以及骨形态发生蛋白(BMP)信号通路对大鼠骨髓来源的间充质干细胞(BMSCs)体外增殖以及向成骨方向分化的影响.方法 应用密度梯度离心联合贴壁筛选法分离培养骨髓间充质干细胞并分4组:对照组、Wnt组、BMP组、Wnt3a和BMP-2联合组,在不同时间点用细胞计数试剂盒-8(CCK-8)法检测细胞增殖活性,碱性磷酸酶(ALP)活性定量测定、Yon Kossa染色观察细胞向成骨分化和基质矿化程度.逆转录-聚合酶链反应(RT-PCR)检测成骨特异性标志物表达.结果 培养第7天,CCK-8测吸光度值联合组为0.845,Wnt组为0.738,明显高于对照组0.409(P＜0.05).培养第6天和第12天,ALP活性吸光度值联合组为63.8和144.3,BMP-2组为40.8和104.1,均明显高于对照组7.3和18.9(P ＜0.05).培养14 d后,联合组骨钙素mRNA表达量高于对照组,而Runx2及Osterix表达量与其他组比较增高不显著.培养3周后,Yon Kossa染色显示联合组钙结节数量及大小均高于对照组.结论 Wnt3a因子和骨形态发生蛋白-2联合诱导能有效地促进骨髓间充质干细胞增殖及向成骨方向分化.     

miR-21对骨质疏松小鼠骨髓基质细胞增殖的影响

目的探讨miR-21对骨质疏松小鼠骨髓基质细胞(BMSCs)增殖的影响。方法采用双侧卵巢切除法构建骨质疏松小鼠模型(VOX),分离、培养、纯化小鼠BMSCs并采用si PORT Neo FX转染pre-miR-21、pre-miR-negative control(pre-miR-NC)、antmiR-21、ant-miR-negative control(ant-miR-NC)并进行RT-PCR验证,MTT法检测小鼠BMSCs增殖情况、茜素红与碱性磷酸酶染色法检测小鼠BMSCs成骨能力、Western-blotting检测细胞增殖、成骨分化相关蛋白水平。结果骨质疏松症小鼠BMSCs中miR-21相对表达水平低于Ctrl组(P0.05),OVX-pre-miR-21组BMSCs中miR-21相对表达水平、细胞增殖、PCNA水平、Ki-67水平、ALP染色程度、ALP活性、茜素红染色程度、Runx2水平、Osterix水平均高于OVX-pre-miR-NC组(P0.05),OVX-premiR-NC组BMSCs中miR-21相对表达水平、细胞增殖、PCNA水平、Ki-67水平、ALP染色程度、ALP活性、茜素红染色程度、Runx2水平、Osterix水平均显著低于Ctrl-pre-miR-NC(P0.05); OVX-ant-miR-21组BMSCs中miR-21相对表达水平、细胞增殖、PCNA水平、Ki-67水平、ALP染色程度、ALP活性、茜素红染色程度、Runx2水平、Osterix水平均显著低于OVX-ant-miR-NC组(P0.05),OVX-ant-miR-NC组BMSCs中miR-21相对表达水平、细胞增殖、PCNA水平、Ki-67水平、ALP染色程度、ALP活性、茜素红染色程度、Runx2水平、Osterix水平均显著低于Ctrl-ant-miR-NC(P0.05)。结论提高miR-21表达水平可促进骨质疏松小鼠BMSCs增殖能力与成骨分化能力。     

miR-187-5p 对骨髓间充质干细胞成骨分化能力的调控作用

目的利用小鼠骨髓间充质干细胞(BMSCs)的成骨分化模型,探讨miR-187-5p在成骨分化中的表达趋势及调控作用。方法通过切除雌性小鼠双侧卵巢构建小鼠骨质疏松模型;应用qRT-PCR技术检测组织和细胞中miR-187-5p的表达;应用基因转染技术观察过表达或敲减miR-187-5p对BMSCs向成骨分化的影响;应用茜素红和碱性磷酸酶染色检测BMSCs中矿化结节的数量和矿化区域的染色面积。结果 qRT-PCR结果显示miR-187-5p在骨质疏松模型小鼠的骨组织及BMSCs中均表达下降。过表达miR-187-5p可提高ALP、Collagen-1、Runx2、BMP4、OCN和OPN等成骨分化相关基因mRNA的表达,促进BMSCs向成骨分化;而敲减miR-187-5p降低ALP等成骨分化相关基因mRNA的表达,抑制BMSCs向成骨分化。在体实验同样证实,过表达miR-187-5p可以显著促进骨质疏松小鼠BMSCs向成骨分化,改善小鼠的骨质疏松表型。结论过表达miR-187-5p促进BMSCs向成骨分化,敲减miR-187-5p抑制BMSCs向成骨分化。     

黄芩素通过BMP-2/Smad通路促进MC3T3-E1成骨作用的实验研究

目的 探讨黄芩素（BAI）对小鼠胚胎成骨细胞前体细胞（MC3T3-E1）成骨分化的作用及其分子机制。方法 将MC3T3-E1分为对照组（正常培养）和BAI组（以Baicalein处理）,在成骨分化条件培养下采用CCK-8检测BAI对MC3T3-E1细胞增殖的影响;分别以碱性磷酸酶染色（ALP）、茜素红染色（ARS）检测MC3T3-E1细胞成骨分化水平与矿化能力,实时荧光定量PCR检测成骨标志基因ALP、COL1A1、RUNX2、OSX的mRNA表达水平,通过免疫印迹法（Western-blot）检测MC3T3-E1细胞中BMP-2、Smad1、p-Smad1蛋白表达水平,通过免疫荧光技术（IF）检测RUNX2、COL1A1表达水平。结果 与对照组比较,BAI干预1 d后发现,BAI组COL1A1（P<0.001）、RUNX2（P <0.05）、OSX（P <0.05） mRNA表达水平在成骨分化中表达上升;干预3 d后发现,与对照组比较,BAI组ALP（P <0.05）、RUNX2（P <0.001）mRNA表达上升;干预7 d后发现,与对照组比较,BAI组COL1A1（P <0.05）mRNA表达水平较对照组上升,BMP-2、p-Smad1/Smad1蛋白表达水平上升（P <0.05）。免疫荧光中成骨标志蛋白RUNX2、COL1A1表达增多（P <0.05）。结论 BAI可通过激活BMP-2/Smad通路促进MC3T3-E1成骨分化。