Post-natal bone physiology

Post-natal bone development is characterized by substantial longitudinal bone growth and changes in skeletal size and shape. Bone is in a dynamic process of continuous remodeling which helps to regulate calcium homeostasis, repair micro-damage to bones from everyday stress, and to shape the skeleton during growth. Bone growth is regulated by systemic hormones and locally generated factors. Understanding their mechanisms of action enables us to obtain a better appreciation of the cellular and molecular basis of bone remodeling and could therefore be valuable in approaches to new therapies. This article will review molecular and cellular control of skeletal growth in the post-natal period, the physiology of each bone cell with their systemic and local regulators, as well as the physiology of bone remodeling.     

乳铁蛋白促进成骨细胞增殖的最佳浓度及促进分化的最佳时间

目的 探索乳铁蛋白促进大鼠成骨细胞增殖的最佳浓度及1000μg/mL乳铁蛋白对促进成骨细胞分化的最佳时间。方法 用混合酶消化法分离大鼠颅盖骨成骨细胞进行原代培养;不同浓度乳铁蛋白干预成骨细胞,浓度分别为0、0.1、1、10、100、200、400、600、800和1000μg/mL,在1、3、5、7d后分别采用CCK-8法测定细胞增殖;用1000μg/mL的乳铁蛋白干预成骨细胞7、14、21d后,采用碱性磷酸酶染色法检测细胞内碱性磷酸酶的活性。结果 1.CCK-8法测定细胞增殖结果显示,低于100μg/mL浓度乳铁蛋白组其OD值随着浓度的增高而增高,而高于100μg/mL浓度乳铁蛋白组其OD值随着乳铁蛋白浓度的增高而递减;2.碱性磷酸酶染色法结果显示,1000μg/mL的乳铁蛋白在干预第21天时碱性磷酸酶活性最高。结论 100μg/mL乳铁蛋白是促进大鼠成骨细胞增殖的最佳浓度;1000μg/mL的乳铁蛋白促进成骨细胞分化作用呈时间依赖性。     

α-玉米赤霉醇对小鼠骨髓间充质干细胞向成骨细胞分化过程中OPG和RANKL蛋白表达的影响

目的 探讨α-玉米赤霉醇(α-zearalanol,α-ZAL)对小鼠骨髓间充质干细胞(Bone marrow-derived mesenchymal stem cells, BMSCs)向成骨细胞增殖、分化的影响。方法 采用全骨髓培养差速贴壁法体外分离培养小鼠骨髓间充质干细胞,取第3代细胞分为空白对照组、雌二醇阳性对照组、低浓度α-ZAL组、中浓度α-ZAL组,高浓度α-ZAL组。镜下每天观察细胞形态变化,碱性磷酸酶染色鉴定成骨细胞纯度,MTT实验测定细胞增殖活性绘制细胞生长曲线,采用酶联免疫吸附法(ELISΑ)测定碱性磷酸酶(alkaline phosphatase,ALP)、骨形态发生蛋白2( Bone morphogenetic protein-2,BMP-2),运用蛋白免疫印迹法（Western blotting,WB）检测护钙素（Osteoprotegerin,OPG）和NF-KB受体活化配体（Receptor actiator of nuclear factor-KB ligand, RANKL）的蛋白水平表达变化。结果 不同浓度的α-玉米赤霉醇可显著的促进小鼠骨髓间充质干细胞向成骨细胞增殖、分化,增加细胞活性（P<0.05）,明显提高小鼠骨髓间充质干细胞向成骨细胞分化后ALP和BMP-2的表达（P<0.05）,并且显著的上调了成骨细胞内OPG/ RANKL的表达率（P<0.05）。结论 不同浓度的α-玉米赤霉醇可以促进骨髓间充质干细胞向成骨细胞增殖、分化,并且通过上调OPG/ RANKL的表达率抑制成骨细胞细胞向破骨细胞分化,有望成为临床骨折疏松症治疗的激素替代药物。     

2 种新型骨植入钛合金的细胞生物相容性研究

目的:研究国内2种新研制骨植入钛合金Ti1、Ti2对成骨细胞生物学行为的影响。方法:采用SD乳鼠体外原代分离培养的成骨细胞,将细胞分别接种于新型钛合金表面建立体外共同培养。采用MTT比色试验检测第3天成骨细胞的增殖百分率,采用扫描电镜(SEM)观察细胞形态学变化,并且对培养第5天时细胞碱性磷酸酶(ALP)功能活性进行检测。结果:成骨细胞在新合金表面增殖百分率、碱性磷酸酶活性检测值均高于对照组,细胞增殖百分率及碱性磷酸酶吸光度值与对照组间统计学分析无显著性差异(P>0.05)。扫描电镜观察细胞在新合金表面伸展状况良好、黏附牢固,并具有成骨细胞典型形态特征。结论:2种新型钛合金对成骨细胞学行为无不良影响。     

纳米氧化铝陶瓷对成骨细胞功能代谢影响的研究

目的 :比较纳米氧化铝 (nAl2 O3 )和常规氧化铝 (cAl2 O3 )对成骨细胞功能代谢方面影响。方法 :采用压制成型和无压烧结工艺制备nAl2 O3 和cAl2 O3 的块体材料 ,将体外原代分离培养成骨细胞分别接种于nAl2 O3 和cAl2 O3 的表面 ,分别在 7、14、2 1、2 8d时检测细胞内总蛋白、ALP活性及细胞基质钙含量。结果 :所制备的nAl2 O3 和cAl2 O3 的平均粒径分别为 60nm和 1.80 μm。 14、2 1和 2 8d时 ,nAl2 O3 表面附着的成骨细胞ALP活性和细胞基质钙含量均高于cAl2 O3 。结论 :与相应的cAl2 O3 比较 ,nAl2 O3 更能增强成骨细胞的功能及代谢活动     

组织工程化人形下颌骨髁状突的实验研究

目的　评价采用组织工程技术构建人下颌骨髁状突软骨复合组织的可行性。方法　以可降解生物材料聚羟基乙酸 (polyglycolicacid ,PGA) /聚乳酸 (polylacticacid ,PLA)预制人下颌骨髁状突模型 ,体外培养扩增牛骨膜成骨细胞和牛关节表面软骨。实验分 3组 :第 1组 ,模型内仅注入 1.5 %藻酸钙和 30 %氧化乙丙烯 ;第 2组 ,模型内分别注入成骨细胞和软骨细胞悬液 ,浓度为 5× 10 7/ml;第 3组 ,模型内接种成骨细胞藻酸钙悬液 ,同时在模型关节表面涂敷软骨细胞 PluronicF12 7悬液 ,浓度为 5× 10 7/ml。分别植入裸鼠皮下 ,12周后取材 ,作大体和组织学观察。结果　第 1组无骨和软骨形成 ,模型支架明显缩小 ,形态不规则 ;第 2组仅留残缺不全的组织结构 ,标本体积缩小变形 ;第 3组形态结构与原植入模型支架相同 ,组织学观察有骨和软骨组织结构 ,两者界面连接有序 ,骨组织内有大量新生骨板。结论　以人工合成生物材料预制人下颌骨髁状突支架 ,采用组织工程技术 ,可以在裸鼠体内构建具有骨软骨复合结构的正常形态的人形下颌骨髁状突 ,从而为进一步临床应用提供了理论依据     

两种纳米晶羟基磷灰石的细胞相容性比较

目的 比较两种不同形态纳米晶羟基磷灰石的细胞相容性。方法 采用化学湿法合成的两种纳米晶形态羟基磷灰石。采用原代培养的成骨细胞检测两者的细胞相容性。采用MTT法观察成骨细胞在几种材料表面3d后的增殖情况，细胞培养第5d时对碱性磷酸酶活性进行检测，并用SEM观察第3d时细胞在材料表面的附着形态。结果 成骨细胞在球形纳米晶羟基磷灰石表面的细胞增殖数显著高于同直径的棒状纳米晶羟基磷灰石，并具有更好的细胞伸展形态；而碱性磷酸酶表达没有明显差别。结论 羟基磷灰石球形纳米晶较棒状纳米晶更能促进成骨细胞生长。     

成骨细胞在微弧氧化处理后纯钛表面的附着、增殖及ALP活性

目的 :对表面微弧氧化 (microarcoxidation ,MAO)处理后的纯钛材料进行成骨细胞生物相容性检测 ,评价改进的MAO工艺应用于钛植入材料表面处理的可能性。方法 :纯钛材料经过 2种MAO处理后 (MAO 1和MAO 2工艺 ) ,采用MC 3T3细胞系对不同时间点成骨细胞在材料表面的附着率、生长增殖情况以及ALP活性进行检测 ,以未经处理光滑纯钛表面作为对照 ,以SPSS对实验结果进行统计分析。结果 :早期 (0 .5h、1h)细胞附着率差异有统计学意义 ,MAO 1组 >MAO 2组 >纯钛组 ;2h后 ,MAO 1组与MAO 2组无差异 ,2组细胞附着率都显著高于纯钛组。细胞增殖及ALP活性测试中 ,MAO 1处理组在各时间点都显著高于另外 2组。结论 :MAO处理后的纯钛对成骨细胞的生物相容性优于未处理组 ,改进的MAO 1处理工艺较一般工艺可以更有效提高成骨细胞的早期粘附、增殖及ALP活性。     

染料木黄酮对成骨细胞增殖、分化和凋亡影响的实验研究

目的研究染料木黄酮对成骨细胞增殖、分化和凋亡的影响，以阐明其对骨形成的作用机制。方法酶消化和组织块相结合培养获得原代成骨细胞，并以成骨肉瘤细胞株UMR-106细胞作对照，加入不同浓度的染料木黄酮后，流式细胞仪和噻唑蓝比色法(MTT)检测成骨细胞细胞周期比例的改变以及凋亡情况；生化法检测细胞内碱性磷酸酶含量的改变。结果流式细胞分析和MT观测结果表明：染料木黄酮促进了原代成骨细胞由G0(G1)期向S期、G2期和M期的移行过渡，从而促进了原代成骨细胞的增殖。染料木黄酮对成骨肉瘤细胞株UMR-106细胞周期无影响，但可诱导UMR-106细胞凋亡。碱性磷酸酶检测结果表明：染料木黄酮可促进原代成骨细胞的分化。结论染料木黄酮可在一定程度上促进成骨细胞的增殖和分化，诱导成骨肉瘤细胞凋亡。