Monolayer cultures of normal human bone cells contain multiple subpopulations of alkaline phosphatase positive cells

Summary Cytochemical staining of normal human bone cells in monolayer cultures for alkaline phosphatase (ALP) indicated that the cultures contained mixed-cell populations. Time course evaluations of the cytochemical staining revealed, in addition to the ALP-negative cell population, at least two subpopulations of ALP-positive human bone cells with different levels of ALP. A cytochemical method has been developed which separates the ALP-positive cells into high and intermediate ALP subpopulations. In this method, human bone cells were stained for ALP using an azo-dye method and incubating at 4°C for 10 and 30 minutes, respectively. We defined the cell population that stained positively for ALP at 10 minutes as strong ALP-positive cells, and both strong and intermediate cells were stained at 30 minutes. The intermediate cells were determined from the difference between the values at the two time points. The intra- and interassay variations of the assay, with the same investigator in blinded investigations, were both less than 10% and the interobserver variation was approximately 25%. Analysis of the distribution of ALP levels in cells with a laser densitometer confirmed the presence of at least three cell subpopulations. 1,25(OH)₂D₃ treatment increased the proportions of both ALP-positive cell populations, whereas TGF-beta treatment increased only the intermediate ALP-positive cell population. On the contrary, fluoride increased the proportion of the strong ALP cells, and IGF-1 had no effect on the proportions of either ALP-positive subpopulation. When the ALP-specific activity was compared with the percentage of each ALP-positive subpopulations for the cells treated with effectors, the ALP-specific activity correlated with the total ALP-positive and with the strong ALP-positive populations but not with the intermediate ALP-positive subpopulation. In summary, this study represents the first evidence that normal human bone cells in monolayer cultures contained at least two subpopulations of ALP-positive cells, and that bone cell effectors could have differential effects on each cell population.     

新型纳米根管充填材料对成骨细胞生长的影响

通过体外培养的成骨细胞,采用二甲基噻唑二苯基四唑溴盐比色法和流式细胞术对新型纳米根管充填材料(nHA-PA66)作用下的成骨细胞生长情况的变化进行研究,评价其对成骨细胞生长的影响。以该材料的细胞培养基浸提液作用于实验组细胞,对照组采用培养基本身。实验组和对照组成骨细胞的生长情况和细胞周期无显著性差异,表明该新型纳米材料对成骨细胞的生长和细胞周期无不良影响。提示新型纳米根管充填材料的成骨细胞相容性较好,具有用作根充材料的基础。     

G蛋白耦联受体激酶结合蛋白1通过调节细胞外调节激酶1/2的活性促进成骨细胞迁移

目的探索G蛋白耦联受体激酶结合蛋白1(GITI)在成骨细胞迁移中的作用,并分析其机理。方法通过Western blot方法检测GIT1蛋白在鼠的成骨细胞内的表达；用免疫荧光染色方法确定：在血小板衍生生长因子(PDGF)不刺激和刺激的条件下,GIT1和细胞外调节激酶1/2(ERK1/2)在成骨细胞内的位置；用共同免疫沉淀的方法测定GIT1和ERK1/2相互结合,并且用免疫荧光双染的方法确定这两种蛋白相互结合的位置；用包含GIT1-RNA发夹结构的腺病毒感染成骨细胞后,用免疫荧光染色方法确定磷酸化ERK1/2(pERK1/2)在成骨细胞内的位置,用划痕愈合法检测在PDGF刺激下的迁移能力。结果在成骨细胞内,PDGF刺激导致了GIT1和ERK1/2的相互结合,并且这种结合发生在成骨细胞的局部粘附内。包含GIT1-RNA发夹结构的腺病毒明显抑制了pERK1/2招募至成骨细胞局部粘附内以及PDGF所刺激的成骨细胞的迁移。结论在PDGF刺激下,GIT1招募pERK1/2至成骨细胞的局部粘附内,从而促进成骨细胞的迁移。     

成骨细胞异种移植的免疫观察

目的 探讨异种成骨细胞移植及组织工程骨构建的可能性。方法 用二步酶消化—组织块联合接种法行SD大鼠骨细胞原代培养，传代后用碱性磷酸酶(ALP)染色法进行细胞鉴定；再将28只大耳白兔分为3组：自体移植组(A组)、异种移植组(B组)、正常对照组(C组)，分别于腹直肌袋内注入自体软骨细胞悬液、SD大鼠成骨细胞及生理盐水，于1、2、4及8周行免疫学及组织形态学检测。结果 细胞原代接种后5天成单层，经鉴定为成骨细胞；实验兔各组移植后受体无明显全身及局部排异反应；B组移植后2、4周检测到特异性抗体，2周检测到细胞介导的细胞毒反应，4周达高峰，8周开始减退，HE染色见大量炎性细胞浸润，至8周无明显异位成骨现象。A、C两组移植后末见明显体液及细胞免疫反应。结论 单纯异种成骨细胞不能作为细胞移植及组织工程骨构建的可靠细胞来源。     

对不同月龄雄性大鼠成骨细胞内钙和钙通道电流的实验研究

目的研究不同月龄的雄性大鼠成骨细胞内钙浓度及钙通道电流是否存在差异.方法采用二次酶消化法分离不同月龄(分别为1、2、3、5、7、9、11、13、15)雄性大鼠的原代成骨细胞,通过激光扫描共聚焦技术测定细胞内游离钙浓度([Ca2+]i)(以平均荧光强度表示),同时应用全细胞膜片钳技术记录成骨细胞膜钙电流(ICa)的变化.结果共聚焦结果显示随月龄增加,成骨细胞内[Ca2+]i逐渐降低,但相邻2月龄组之间细胞内[Ca2+]i无显著性差异(P＞0.05);1、2、3月龄组与11、13、15月龄组成骨细胞内[Ca2+]i有显著性差异(P＜0.05),5、7、9月龄组与各组相比均无差异(P＞0.05).应用全细胞膜片钳技术发现刺激电压为+10 mV时,2、7、13月龄组鼠ICa分别为(-392.77±97.07)pA、(-330.33±33.86)pA和(-287.68±71.01)pA,13月龄组鼠与2月龄组鼠相比,ICa明显降低(P＜0.05),而7月龄组鼠与2月龄组鼠和13月龄组鼠相比,ICa均没有明显差异(P＞0.05).结论不同月龄大鼠成骨细胞内[Ca2+]i存在差异,其机制可能与细胞膜上钙通道活性改变相关.     

哌嗪雌酚酮对新生大鼠头盖骨成骨细胞的影响

目的 了解新合成化合物——哌嗪雌酚酮对体外培养成骨细胞的影响。方法 应用MTT法、对硝基苯磷酸盐法、von Kossa染色法、流式细胞术及RT-PCR观察哌嗪雌酚酮对体外培养成骨细胞的增殖、分化、矿化结节形成、细胞周期及I型胶原蛋白表达的影响。结果 哌嗪雌酚酮可刺激成骨细胞增殖,刺激骨结节形成(10-7mol/L组,P<0.05)。结论 哌嗪雌酚酮具有刺激体外培养成骨细胞增殖和晚期分化成熟的功能。     

藻酸钙凝胶-成骨细胞-骨粉构建工程化骨修复兔颅骨缺损的实验研究

目的探讨藻酸钙凝胶、成骨细胞、骨粉复合构建的可塑形组织工程骨修补兔颅骨缺损后的形态学变化和成骨效果.方法28只日本大耳白兔,随机分为A(n=20)、B(n=8)两组,手术在兔颅顶骨矢状缝两侧分别各建立一个直径1cm的圆形全层缺损,用两种方法藻酸钙凝胶、成骨细胞、骨粉和藻酸钙凝胶、骨粉分别构建组成可塑形的组织工程骨复合材料,分别填补修复A组兔颅骨左右两侧的缺损,B组为空白对照组,通过大体、组织学、X线观察材料的形态变化、成骨情况,并对X线片和组织学切片进行评分.结果材料植入后,局部未见红肿、积液、渗出等异常反应.①藻酸钙凝胶-成骨细胞-骨粉组修补后12周颅骨缺损基本被硬性组织所修复,镜下见修复材料大多被骨组织替代,骨粉基本被吸收,有块状凝胶残留其中,组织学评分为(5.50±1.00).X线片见兔颅骨缺损处有高密度骨痂影存在,布满整个缺损区,X线片评分为(3.25±0.95).②藻酸钙凝胶-骨粉组修补后12周部分颅骨缺损被硬性组织所修复,镜下见修复材料部分转变成骨组织,骨粉基本被吸收,有凝胶残留其中,组织学评分为(3.25±1.50).X线片见兔颅骨缺损处有高密度骨痂影存在,主要分布在缺损区的边缘部位,X线片评分(2.25±0.25).③空白对照组骨缺损主要被膜样纤维组织修复,在紧邻骨缺损边缘处有硬性组织形成,镜下见修复组织边缘有骨组织存在,中央大部为膜状致密纤维组织,组织学评分为(1.50±0.50),X线片仅见靠近骨缺损边缘的部位存在致密骨痂影,X线片评分为(1.00±0.57).结论藻酸钙凝胶、成骨细胞、骨粉构建的可塑形组织工程骨可根据颅骨缺损的形态进行塑形填补,在体内有良好的成骨能力,可达到对兔颅骨缺损的骨性修复,但部分藻酸盐凝胶吸收缓慢,手术后12周仍不能满意吸收.     

rhIGF-1对成骨细胞增殖、分化及骨保护素、骨保护素配体基因mRNA表达的影响

目的 观察不同剂量rhIGF-1对成骨细胞增殖，分化及骨保护素，骨保护素配体mRNA基因表达的影响，为明确骨保护素，骨保护素配体在骨质疏松症发病的作用机理及rhIGF-1在临床中应用提供实验依据。方法 取2代培养的大鼠成骨细胞，在rhIGF-1为0ng/ml,10ng/ml,20ng/ml,50ng/ml的浓度中培养。观察细胞的生长及钙结节的形成，MTT法，碱性磷酸酶（ALP），骨钙素（OCN）测定细胞增殖和分化，RT－PCR测定rhIGF-1对成骨细胞骨保护素，骨保护素配体基因mRNA表达的影响。结果 成骨细胞在7d可铺满瓶壁，30d可形成钙结节，rhIGF-1可促进成骨细胞的增殖，ALP和OGN的分泌，促进骨保护素，骨保护素配体基因的表达，以促进骨保护素表达明显，在rhIGF-1为10ng/ml时作用明显。结论 rhIGF-1可促进大鼠成骨细胞的增殖，分化，及骨保护素，骨保护素配体基因mRNA的表达，骨保护素mRNA表达显。rhIGF-1可能通过影响骨保护素，骨保护素配体而调节成骨细胞破骨细胞的平衡，使骨重建，从而防治骨质疏松症。     

兔骨髓基质细胞向成骨细胞分化过程的超微形态结构观察

目的观察并探讨骨髓基质细胞向成骨细胞诱导分化过程中细胞超微形态结构的变化及相互联系。方法抽取成年兔髂骨骨髓，分离、培养骨髓基质细胞，1周后分别采用含诱导因子的条件培养液和不含诱导因子的标准培养液继续培养，2周后收集细胞，应用透射电镜观察其超微结构；同时分别将上述两组细胞与煅烧骨体外复合并在原培养液中继续培养，分别于复合1、7、14d取出，用扫描电镜观察细胞表面超微形态。结果透射电镜下见诱导前的骨髓基质细胞浆少，核大，细胞器不发达，处于早期幼稚阶段，而诱导2周后的细胞核小、胞浆多，细胞器丰富，处于较为成熟阶段。扫描电镜下见复合培养2周内诱导前后的骨髓基质细胞均由圆盘形向多角形、条带状相互融合、重叠生长，诱导2周后的骨髓基质细胞间可见大量胶原纤维等基质成分以及钙盐颗粒，而诱导前的细胞始终未见基质分泌及钙盐颗粒。结论成骨诱导后，骨髓基质细胞内细胞器等超微结构极为丰富，细胞表面及细胞间有大量细胞外基质分泌和钙盐沉积。透射电镜和扫描电镜可动态观察骨髓基质细胞向成骨细胞分化过程中细胞超微形态结构的变化。     

转染特异性报导基因成骨细胞生物学性状及其与骨支架材料生物相容性的研究

目的研究转染特异性报导基因成骨细胞的生物学性状，并观察该细胞在骨支架材料上的生长特性和黏附性。方法常规复苏培养转染12×SBE—OC—Luc报导基因的前成骨细胞株OCTl细胞，通过倒置相差显微镜、HE染色、I型胶原免疫组化法染色、碱性磷酸酶（ALP）偶氮偶联法染色、矿化结节茜素红法染色及四环素法染色观察该转基因成骨细胞的生物学性状；并将其与纳米磷酸钙复合骨支架进行体外复合培养，通过扫描电镜观察该转基因成骨细胞在骨支架材料上的生长特性和黏附性。结果转染12×SBE—OC—Luc报导基因的前成骨细胞株OCTl细胞经培养后能贴壁生长，形态和成纤维细胞相似，能分泌胶原基质和ALP，经I型胶原免疫组化法染色及ALP偶氮偶联法染色呈强阳性；并能够形成矿化结节，茜素红法染色及四环素法染色呈阳性；该转基因成骨细胞在骨支架材料上具有良好的生长特性和黏附性，并能正常分化、增殖和成熟，分泌大量胶原基质和钙结节。结论转染12×SBE—OC—Luc报导基因后成骨细胞生物学性状未发生改变，其与骨支架材料亦具有良好的生物相容性。