Comprehensive study on the roles of released ions from biodegradable Mg–5 wt% Ca–1 wt% Zn alloy in bone regeneration

We report here the effect of micro‐environmental changes from biodegradable magnesium alloys on the activities of cells – osteoblasts, osteoclasts and macrophages – which play critical roles in each phase of the bone‐regeneration process. Despite positive bone formation effects from several in vivo studies, minimal progress has been made in identifying underlying mechanisms through in vitro studies, which are currently concentrated on osteoblastic activities. The observed in vitro and in vivo results indicated that alkaline pH and released magnesium and zinc ions derived from Mg–5 wt% Ca–1 wt% Zn alloy biodegradation promote the progress of bone formation. In contrast, alkaline pH and magnesium ions remarkably suppressed osteoclastic activities and pro‐inflammatory cytokine production, closely related to osteolysis and prosthesis failure. Findings from the present study conclude that the degradation of Mg–5 wt% Ca–1 wt% Zn alloys can promote new bone formation by simultaneously affecting the complex combination of variable cellular activities and phases. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

26-nor-8-羟基-α-芒柄花醇对体外培养成骨细胞活性影响的研究

目的:研究26-nor-8-羟基-α-芒柄花醇(26-nor-8-hydroxy-α-onocerin,26HO)对成骨细胞活性的影响。方法:采用MTT法研究不同浓度的26HO对成骨细胞增殖率的影响;并用Real-Time PCR研究不同浓度的26HO对成骨细胞成骨相关基因表达量的影响。结果:20μM/L和40μM/L的26HO短期处理(1d)能够促进成骨细胞增殖,长期处理对成骨细胞增殖活性没有显著影响;26HO对骨相关基因(ALP、OCN、Col-I)表达的影响与成骨细胞的成熟状态有关。而对AP-1转录因子家族基因中Fos亚家族成员(c-fos、Fra-1、Fra-2)等基因mRNA表达的影响与26HO浓度有关,与处理时间无关;而对AP-1转录因子家族基因中Jun亚家族成员(c-Jun和Jun-D)基因mRNA表达的影响与26HO浓度无关,与处理时间有关。结论:26HO具有成骨活性。     

多发性骨髓瘤骨病的机制研究及治疗进展

多发性骨髓瘤是血液内科较常见的恶性疾病,其以恶性浆细胞在骨髓中过度增殖和积累为特征,产生大量单克隆免疫球蛋白及其片段,导致终末器官的损害.其中约80％的患者合并有多发性骨髓瘤骨病(MBD),从而严重影响了患者的生活质量及疾病预后.研究发现成骨细胞受抑、破骨细胞激活为其主要发病原因,而多种细胞因子及通路影响了这一机制的发生.本文就MBD发生、发展的最新因素及治疗做一综述.     

间充质干细胞的成骨细胞分化和免疫组织化学鉴定

目的 探讨脐带的间充质干细胞分化为成骨细胞的影响因素和免疫组织化学鉴定。 方法 收集306例冻存的健康胎儿脐带,采用华尔通胶组织块贴壁法从脐带组织中分离间充质干细胞,利用荧光显微镜观察原代细胞的细胞形态。脐带间充质干细胞的免疫表型和细胞周期采用免疫组织化学检测。复苏冻存的脐带间充质干细胞,并传代培养至10代。对第10代的脐带间充质干细胞进行成骨诱导,其成骨能力分别通过钙结节和骨涎蛋白的免疫荧光检测以及茜素红染色检测来确定。 结果 免疫组织化学结果显示,培养的细胞高表达间充质干细胞的表面标志物CD73、CD90和CD105,但是不表达造血细胞的表面标志物CD34和CD45。复苏后细胞的存活率是90%。细胞周期显示,第10代的细胞有80%处于G₀/G₁期,20%处于S+G₂/M期。成骨细胞刺激因子诱导干细胞的骨涎蛋白染色呈阳性,并形成矿化的钙结节。 结论 冻存的脐带间充质干细胞在成骨细胞刺激因子下能被诱导分化为成骨细胞,具有高度自我增殖和多向分化能力。     

纯钛表面涂层（Ca+Zn）/P比值与成骨细胞生物活性的关系

目的研究纯钛表面不同（Ca+Zn）/P比值对成骨细胞（MC3T3-E1）黏附、增殖和分化的影响,确定纯钛表面生物活性最佳的Ca、P、Zn含量。方法在微弧氧化的电解液中加入一定浓度的Ca、P和5种不同浓度的Zn（0、0.01、0.03、0.04和0.06 mol/L）,使Ca、P元素的摩尔比值接近羟基磷灰石的比值。在纯钛材料表面制备5种不同（Ca+Zn）/P比值的生物活性涂层,分别记为S₀、S₁、S₂、S₃和S₄组。应用XPS和SEM分析样品表面的元素组成、存在形式、（Ca+Zn）/P比值以及表面形貌;应用SEM、MTT法和ALP活性测定法分析材料表面培养的MC3T3-E1细胞黏附、增殖和分化情况。采用SPSS13.0软件包对数据进行统计学分析。结果随着电解液中Zn浓度的增加,S₀~S₄组（Ca+Zn）/P比值分别为2.94、2.64、2.71、2.87和2.72,其中,在S₃组时达到最大,S₄组时降低。MC3T3-E1细胞在5组材料表面黏附、增殖和分化能力,依次为S₃>S₄>S₂>S₁>S₀,各组之间差异具有显著性（P<0.05）。结论应用微弧氧化法在纯钛表面制备的不同含量Ca、P、Zn涂层,随着（Ca+Zn）/P比值的增大,成骨细胞的黏附、增殖和分化能力随之增强。其中,（Ca+Zn）/P比值为2.87时,细胞的生物活性最佳。     

帕米膦酸二钠对人骨髓间充质干细胞增殖和成骨分化的影响

目的观察帕米膦酸二钠对人骨髓间充质干细胞(Mesenchymal stem cells,MSC)生物学特性的影响,以探索双磷酸盐导致骨组织损伤的机制。方法人骨髓MSC培养体系中加入不同浓度的帕米膦酸二钠,培养72 h后,MTT法测定490 nm光密度值,观察细胞增殖情况;培养1周后,流式细胞技术检测细胞表面分子表达。体外诱导MSC成骨分化,体系中加入1μg/mL帕米膦酸二钠,1周后PCR法测定细胞Runx-2表达水平,2周后组织化学法测定细胞内碱性磷酸酶活性,以细胞总蛋白量为参照,观察MSC成骨分化的差异。结果 MTT结果显示,在0.1~10μg/mL浓度范围内,帕米膦酸二钠抑制人骨髓MSC增殖,作用呈浓度依赖性,最低作用浓度为1μg/mL,72 h OD490显著低于对照组(P<0.01)。流式细胞检测显示,帕米膦酸二钠处理后,细胞仍均一表达CD44和CD73,不表达CD31和CD45。PCR及细胞化学结果显示,帕米膦酸二钠无促进MSC成骨分化作用,也未提高成骨诱导体系促分化效果。结论帕米膦酸二钠可抑制MSC增殖,不促进其体外成骨能力,可能是长期使用双磷酸盐导致骨损伤的机制之一。     

成骨细胞旁分泌影响软骨细胞中MMPs与TIMPs的表达

背景：细胞之间体外共培养能最大限度的模拟体内真实的微环境,细胞划痕实验及炎症因子白细胞介素1β刺激后基质金属蛋白酶及基质金属蛋白酶抑制剂之间的平衡可能破坏,从而导致关节软骨细胞外基质的降解,软骨细胞功能的失调,关节软骨的退变。目的：在成骨细胞上清液与软骨细胞体外共培养下,观察炎症因子白细胞介素1β对体外培养的软骨细胞的迁移、基质金属蛋白酶及组织金属蛋白酶抑制剂表达的影响。方法：实验分为软骨细胞单培养组﹑软骨细胞与成骨细胞上清液共培养组和软骨细胞与成骨细胞上清液共培养+白细胞介素1β组,划痕实验观察3组24 h软骨细胞的迁移变化;半定量PCR实验分析以上3组24 h软骨细胞中基质金属蛋白酶1,2,3,9及组织金属蛋白酶抑制剂1,2,3,4的变化情况。结果与结论：与单培养组比较,共培养组和共培养+白细胞介素1β组细胞迁移率显著增加(P < 0.01);与单培养组比较,共培养组中基质金属蛋白酶1,2,3,9基因表达明显增高(P < 0.05),共培养+白细胞介素1β组基质金属蛋白酶1,3,9基因表达明显增高(P < 0.01);与单培养组比较,共培养组和共培养+白细胞介素1β组中组织金属蛋白酶抑制剂1基因表达明显升高(P < 0.01),组织金属蛋白酶抑制剂3,4基因表达明显下降(P < 0.05)。提示成骨细胞上清液与软骨细胞共培养促进软骨细胞的迁移,增强软骨细胞中基质金属蛋白酶1,2,3,9的基因表达且调节组织金属蛋白酶抑制剂家族的基因表达。白细胞介素1β抑制共培养的软骨细胞迁移及组织金属蛋白酶抑制剂家族的基因表达。        中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建;骨细胞;软骨细胞;细胞培养;成纤维细胞;血管内皮细胞;骨质疏松;组织工程     

纯镁微弧氧化-HF-硅溶胶复合处理涂层细胞相容性研究

目的:对纯镁微弧氧化经HF-硅溶胶复合处理涂层进行成骨细胞生物相容性检测,评价纯镁表面微弧氧化经不同复合处理涂层后的细胞相容性。方法:实验分为3组,纯镁微弧氧化组为对照组(A组)、纯镁微弧氧化-硅溶胶复合处理组(B组)、纯镁微弧氧化-HF-硅溶胶复合处理组(C组)。将MC3T3-E1系成骨细胞接种在3组材料表面,分别通过扫描电镜、激光共聚焦、CCK-8、ALP对成骨细胞的生长、黏附、增殖以及活性进行检测。结果:扫描电镜和激光共聚焦显示B组和C组表面细胞的生长和黏附均优于A组,C组优于B组。CCK-8和ALP的检测结果显示3组材料表面细胞的增殖、活性为C组＞B组＞A组,3组的比较差异均具有统计学意义。结论:3组材料均具有良好的生物相容性,而纯镁微弧氧化-HF-硅溶胶复合处理后的生物相容性最佳。     

辛伐他汀对成骨细胞增殖和矿化功能影响的实验研究

目的：研究辛伐他汀对原代培养大鼠颅骨成骨细胞增殖和矿化功能的影响。方法:酶消化法分离培养大鼠颅骨成骨细胞,分别用空白培养基、不同浓度辛伐他汀及不同浓度的rhBMP-2作用24h后,MTT法测量药物对细胞增殖活性的影响,细胞接种到培养板连续培养7d,von Kossa染色观察成骨细胞矿化结节,采集图像并转换处理后计算矿化结节面积的百分比。结果:辛伐他汀对成骨细胞增殖活力的增加呈剂量依赖方式,而且可使成骨细胞矿化面积百分比显著增加,与rhBMP-2的作用相当。结论:辛伐他汀可促进体外培养大鼠颅骨成骨细胞的增殖和矿化,从而发挥促进骨形成的作用。