负载BMP-2组织工程骨修复骨缺损的研究进展

组织工程骨修复骨缺损是当前研究的热点。骨形态发生蛋白(BMP)具有强大的促成骨活性,能够诱导间充质细胞不可逆地分化为骨、软骨组织;BMP-2是成骨能力最强的BMP之一,目前已被广泛应用于骨组织工程领域,并且展现出良好的应用前景。在此分析了近年来BMP-2在骨组织工程中应用研究的文献,概述国际上关于负载BMP-2组织工程骨研究现状及临床应用进展。     

细胞种植——骨修复研究所揭示的新概念

细胞的成活被认为是自体骨移植的基础。对骨修复的研究提示有另外一种骨形成方式。这种方式不依赖于原有细胞的存在。骨形成蛋白（BMP）能够通过诱导干细胞向骨细胞分化来形成骨组织。这种蛋白质诱导的细胞分化和组织再生过程称为细胞种植或组织种植。本文分析了骨修复的细胞学过程,以期探讨BMP成骨的生物学意义。血管内皮细胞在骨修复的启动阶段发挥重要作用,但不具备特异性。破骨细胞通过分泌BMP启动骨特异性修复。BMP成骨演示了蛋白质通过诱导干细胞分化导致特异性组织修复,这一过程也可能在其他组织中重复。     

骨形态发生蛋白-2促进骨缺损修复的研究进展

骨形态发生蛋白（BMP）是转化生长因子β（TGF-β）大家族中的一员，其在骨发生、诱导、修复和骨量保持方面发挥着重要而关键的作用。BMP表达水平的高低直接影响间充质骨祖细胞分化和骨量产生水平。其中BMP-2是研究最广泛、诱导成骨活性最强的BMP之一。现就BMP-2促进骨修复的研究进展作一综述。     

重组人骨形成蛋白-2

1　概　　述骨形成蛋白(bonemorphogeneticpro-tein,BMP)所具有的独特的诱导成骨活性,决定了它在修复骨质缺损和促进骨折愈合等方面可以发挥重要作用〔1〕。目前,人们已从多种动物如牛、猪、羊、兔、鼠、猴和人等的骨基质中分离出BMP〔2〕。不同动物来源的BMP有较高的同源性,具有跨种诱导成骨能力,从动物骨基质中提取的BMP也能在人体内诱导骨质生成,因而近年来已有一些将动物来源的BMP试用于临床的报道。但是,动物来源的BMP毕竟不是人类自身的蛋白质,尽管其免疫原性弱,在人体内还是会引起一定的免疫反应,而且它与人类自身的BMP在诱…     

B超在测定不同方法消毒的骨形成蛋白成骨诱导活性中的意义

目的 探讨B超在测定骨形成蛋白（bone morpho-genetic protein，BMP）成骨诱导活性的意义，为BMP成骨诱导活性的测定提供一种新方法。方法 将自行提取的牛BMP（bBP）分别经环氧乙烷熏蒸消毒和10000Gyγ-射线照射消毒后埋入小鼠右、左后腿肌袋内，于术后3，5，7，14，21和28d行B超、X射线照相和组织形态学观察。结果 B超3，5和7d与对照组相同，均为正常组织回声，14，21和28d有软骨和骨组织回声，在此时间段内随时间延长回声增强。X射线照相3，5，7和14d无骨组织影像，21，28d有明显的新生骨征象。组织形态学观察3，5，7d有大量间充质细胞在BMP植入部位聚集，并诱导间充质细胞分化为成软骨细胞，14d有新生软骨和新生骨组织形成，21，28d可见大量的新生的成熟骨组织。环氧乙烷熏蒸和10000Gy γ-射线照射消毒的bBMP均有很强的成骨诱导活性。结论 B超、X射线照射和组织形态学观察结果在时间上有很强的一致性，证明B超作为一种新的BMP成骨诱导活性的检测手段是切实可行的。γ-射线照射消毒BMP更方便、更安全。     

双膦酸盐对骨形成蛋白诱导骨的作用

目的：研究双膦酸盐对骨形成蛋白（BMP）诱导骨的作用。方法：42只大白鼠背部植入BMP,诱导出异位骨后,将大白鼠分成实验组和对照组。实验组在BMP植入后第3～7周,每周腹腔注射双膦酸盐（YM175）3次, 剂量1 μg·kg^-1·d ^-1。对照组按同样的方式给予等量的生理盐水。在BMP植入第3、4、7和10周,将BMP诱导骨取出,采用显微放射照片（CMR）和HE染色方法观察双膦酸盐对骨形成蛋白诱导骨的作用。结果：BMP诱导骨3周时（即双膦酸盐未投药前）,在BMP植入体周边形成编织骨,大量破骨细胞出现在新生骨组织表面。在4周时,实验组和对照组新生骨组织均向BMP植入体内生长。在10周时,对照组骨细胞变小,实验组可观察到有规律地排列的板层状骨的特征。结论：双膦酸盐对骨形成蛋白诱导骨破骨骨吸收有明显的抑制作用。     

骨形态发生蛋白12,13对促进髌腱愈合的体外细胞培养研究

骨型态发生蛋白(bone morphogenetic protein，BMP)是转移生长因子(TGF)-β家族中的成员之一，在胚胎形成和组织修复过程中对骨和软骨的形成起诱导作用^[1,2]。BMP12和BMP13在肌腱损伤修复过程中所起的作用机制尚未有研究。本实验应用人髌腱分离培养的成纤维细胞进行体外相关实验，评估BMP12和BMP13可能促进肌腱损伤愈合的作用。     

骨形成蛋白在胚胎骨中的分布及意义

应用抗牛骨形成蛋白的单抗（bBMP-McAb)，研究骨形成蛋白（BMP）在胚胎骨中的分布，结果表明，BMP在胚胎软骨膜、骨膜、成软骨细胞、成骨细胞、未成熟的软骨细胞，伸入软骨中的血管周围的间充质细胞、骨质细胞和成骨细胞中有大量分布，证明BMP在胚胎骨发生过程中发挥重要作用。     

雌激素对骨折愈合过程中骨形态发生蛋白-4mRNA表达影响的实验研究(摘要)

在新骨形成过程中,骨形态发生蛋白(BMP)诱导间充质细胞分化成为成骨类细胞,并能刺激成骨类细胞的功能.BMP是间充质细胞合成分泌的多肽,在体内具有多种功能,在骨折愈合过程中能促进骨和软骨的形成.目前关于BMP基因的表达规律还不十分清楚.笔者采用原位杂交技术,在大鼠胫骨骨折愈合过程中探讨了雌激素对BMP-4基因表达的影响,以了解骨质疏松性骨折的愈合机理.     

重组人BMP-2骨诱导中神经生长因子的表达

目的通过观察重组人骨形态发生蛋白-2(rhBMP-2)异位诱导成骨过程中神经生长因子(NGF)的表达,探讨NGF在BMP骨诱导中的作用。方法采用ICR小鼠48只,随机分为实验组和对照组,行右侧股后部肌袋异位成骨模型,实验组植入含0．125mg rhBMP-2胶原海绵复合物,对照组仅植入相同体积胶原海绵,分别于术后3、7、14、21d取材,进行放射学、组织学及免疫组化检测。结果放射学和组织学检测均证实,rhBMP-2胶原海绵复合物具有良好的诱导成骨能力;术后第7d,在软骨大量形成期,NGF阳性染色达到高峰．在成纤维细胞、软骨前体细胞、软骨细胞、肥大软骨细胞和成骨细胞中均有阳性表达;术后14、2ld,阳性细胞数量和染色强度有所回落。对照组未见成骨现象。结论首次证实在外源性BMP诱导成骨过程中有明显的NGF表达,提示NGF可能通过直接或间接的方式参与并协同BMP的诱导成骨过程。     

BMP2mRNA在骨折愈合过程中的表达及意义

目的：探讨骨形成蛋白（ＢＭＰ）在骨诱导过程中的作用机理．方法：建立骨折愈合模型，利用原位杂交方法检测骨折愈合过程中ＢＭＰ２ｍＲＮＡ的表达．结果：骨折后第５日间充质细胞、成骨细胞内均见阳性信号，第７日开始信号明显增强，软骨细胞内也可见阳性信号，第１４日后信号逐渐减弱．结论：在成骨活动活跃时，间充质细胞、成骨细胞、软骨细胞均有ＢＭＰ２ｍＲＮＡ的转录，然后编码形成ＢＭＰ２蛋白来促进及调节骨折的修复．     

经皮注射骨形态发生蛋白和自体红骨髓修复兔骨缺损与骨不连

目的;评价骨形态发生蛋白（ＢＭＰ）与自体红骨髓复合经皮注射在修复骨缺损与骨不连中的作用。方法：２０只成年新西兰大白兔,双人则桡骨中上段截去１５ｍｍ,包括骨膜,每１０个缺损为一组,随机分为４组,分别植入骨形态发生蛋白（ＢＭＰ）／自体红骨髓（ＲＢＭ）／聚乙比咯烷酮（ＰＶＰ）－Ａ组,ＢＭＰ／ＰＶＰ－Ｂ组,ＲＢＭ／ＰＶＰ－Ｃ组和ＰＶＰ－Ｄ组,植入后２ｗｋ￣８ｗｋ做Ｘ线检查、组织学检查及生物力学试验,结果：     

Molecular biologic aspects of cartilage and bone: potential clinical applications

The formation of cartilage and bone tissue from condensing mesenchymal stem cells is taking place in the early stage embryo, but also in the growth plate and during fracture repair in adults. Resident mesenchymal stem cells have been identified in bone marrow, periosteum, and in muscles. These pluripotent cells are attractive as therapeutic cells in cartilage and bone reconstructive procedures, since they can differentiate into chondrocytes and osteoblasts upon appropriate stimuli, such as certain growth factors. Members of the transforming growth factor-beta (TGF-beta) superfamily, including TGF-beta1-3, bone morphogenetic proteins (BMPs), and activins, are essential mediators in cell proliferation and differentiation and play regulatory roles in cartilage and bone formation. This review presents functional data on TGF-beta1 in cartilage formation, BMP2 and BMP3 in bone formation, and a role of the BMP-regulatory protein noggin in BMP2 processing. Potential clinical applications of these proteins are further demonstrated and discussed.     

多发性脊柱转移瘤经椎体后凸成形术治疗后效果观察

目的:探讨分析临床上选择球囊扩张椎体后凸成形术治疗多发性脊柱转移瘤的临床效果以及术后患者易产生的不良反应、并发症。方法:选择我院在2009年11月~2010年6月期间治疗的6例多发性脊柱转移瘤患者(10椎),所有患者均已出现顽固性背痛的症状但并未产生神经症状,术前患者经MRI和CT检查。在X线透视下行球囊扩张椎体后凸成形术,采用经皮穿刺椎弓根的方式取活检,待球囊扩张复位后骨水泥充填腔形成,注入骨水泥。观察患者的不良反应、并发症以及临床疗效。结果:6例多发性脊柱转移瘤患者(10椎)的手术治疗都很顺利,术后患者的脊髓神经根均未受到损伤,未产生严重不良反应,未出现骨水泥栓塞现象,术后2天内大部分患者的疼痛症状均有所缓解。结论:临床上选择球囊扩张椎体后凸成形术对多发性脊柱转移瘤患者进行治疗的临床疗效明显,能够同时将多个病灶进行处理,且微创对患者伤害小,是一种高效、安全的治疗多发性脊柱转移瘤的方法。     

Gene expression analysis of ectopic bone formation induced by electroporatic gene transfer of BMP4

Implantation of bone morphogenetic protein (BMP) using a carrier or by BMP gene transfer into rodent muscle can induce bone formation. Implanted BMP becomes bioactive immediately after implantation. In BMP gene transfer, there is a time-lag between the secretion of gene products and bone formation. We analyzed the gene expression of chondrogenic and osteogenic specific markers in the process of ectopic bone formation by using semi-quantitative RT-PCR. A plasmid vector containing mouse BMP4 gene (pCAGGS-BMP4) was transferred into the gastrocnemius muscles of mice using electroporation. Histological examination revealed the process of endochondral bone formation in the pCAGGS-BMP4 transferred muscles. As chondrogenic markers, aggrecan gene maximal expression was detected on day 7 and decreased by day 14, and for collagen X the gene maximal expression was on day 10. As osteogenic markers, osteocalcin (OCN), bone sialoprotein (BSP) and osteopontin (OPN) gene expressions were clearly detected from day 10 and then increased by day 14. In conclusion, the present study proved that ectopic bone formation by BMP4 gene transfer into the muscle induced endochondral ossification that corresponded well with that to that by implantation of demineralized bone matrix.     

Gene Expression Analysis of Ectopic Bone Formation Induced by Electroporatic Gene Transfer of BMP4

Implantation of bone morphogenetic protein (BMP) using a carrier or by BMP gene transfer into rodent muscle can induce bone formation. Implanted BMP becomes bioactive immediately after implantation. In BMP gene transfer, there is a time-lag between the secretion of gene products and bone formation. We analyzed the gene expression of chondrogenic and osteogenic specific markers in the process of ectopic bone formation by using semi-quantitative RT-PCR.

A plasmid vector containing mouse BMP4 gene (pCAGGS-BMP4) was transferred into the gastrocnemius muscles of mice using electroporation. Histological examination revealed the process of endochondral bone formation in the pCAGGS-BMP4 transferred muscles. As chondrogenic markers, aggrecan gene maximal expression was detected on day 7 and decreased by day 14, and for collagen X the gene maximal expression was on day 10. As osteogenic markers, osteocalcin (OCN), bone sialoprotein (BSP) and osteopontin (OPN) gene expressions were clearly detected from day 10 and then increased by day 14. In conclusion, the present study proved that ectopic bone formation by BMP4 gene transfer into the muscle induced endochondral ossification that corresponded well with that to that by implantation of demineralized bone matrix.     

注射型磷酸钙骨水泥/纤维蛋白胶作为BMP注射性载体的可行性研究

目的:了解以注射型磷酸钙骨水泥(ICPC)/纤维蛋白胶(FS)共同作为骨形态发生蛋白(BMP)复合载体的注射型骨修复材料在小鼠体内异位成骨的能力,探讨其作为注射性骨替代物的可行性. 方法:在小鼠肌袋随机注射或植入ICPC/FS/bBMP复合物、ICPC/FS复合物和单纯bBMP材料,术后2 wk, 4 wk取材,通过碱性磷酸酶测定和组织学检查,观察其异位诱导成骨能力. 并对术后4 wk时新生骨进行定量测定和统计学比较. 结果:ALP和组织学检查结果表明ICPC/FS/bBMP复合物有较多新骨形成,单纯bBMP诱导出少量骨,ICPC/FS复合物未见新生骨,诱导骨量有统计学意义(P＜0.05). 结论:可注射性ICPC/FS/BMP复合物具有良好的骨诱导活性,ICPC/FS是BMP的良好注射性载体之一.     

Successful treatment of a humeral capitulum osteonecrosis with bone morphogenetic protein-7 combined with autologous bone grafting

We present the case of a 27-year-old female with subcortical osteonecrosis of the humeral capitulum. Percutaneous retrograde drilling of the lesion and application of recombinant human bone morphogenetic protein (BMP)-7 were combined with autologous bone grafting. At follow-up the patient was almost pain-free, had normalized her range of motion, and radiography showed consolidation of the lesion without any heterotopic bone formation. By timing surgery prior to subchondral collapse, biomechanical stability of the subchondral bone was maintained. To our knowledge, this is the first report on the treatment of an osteonecrosis in this location with a BMP, and this strategy could potentially be applied in other locations with juxta-articular osteonecrosis.     

ALK3在骨研究中的新进展

由成骨钙化与破骨吸收精密协调进行的骨改建确保了生理情况下骨骼发育、代谢的稳态平衡。骨形态发生蛋白受体1A（activin receptor-like kinase 3, ALK3）是骨形态发生蛋白（bone morphogenetic protein, BMP）因子作用于细胞膜上的一个关键受体,是BMP信号流入细胞内发挥生物学效应的重要“门户”。BMP信号对骨改建作用已得到广泛研究,而近年来依托转基因小鼠模型,围绕ALK3靶点对骨改建、软骨与关节发育以及相关疾病发生与治疗的研究有了诸多新发现,拓宽了固有认知,也对现有BMP的临床应用提出了新的挑战。为此,本文汇总近年来ALK3对骨形成及骨吸收的研究,分析其在骨调控方面的作用机制,总结了ALK3在软骨及颞下颌关节发育中的重要作用,同时跟进了ALK3在临床前研究的治疗新进展,以期为后续研究和临床应用提供参考。