椎间盘退变与细胞死亡的相关研究进展

腰椎间盘退行性变被认为是临床下腰痛的重要原因,其分子机制尚未明确.近年来,椎间盘退变的分子基础研究已经成为热门.椎间盘独特的生理结构和生物力学特性导致了它易于退变的特点.椎间盘退变开始与椎间盘细胞学行为的改变有关,包括细胞死亡的增加和细胞外基质的降解.然而,在退变椎间盘中的细胞死亡机制仍不明确,主要包括细胞凋亡和自噬.对椎间盘退变分子机制的深入研究能够为将来进一步改善和治疗椎闻盘退变打下基础.虽然椎间盘退变的生物学研究方面已经取得了一定的进展,但是椎间盘本身的生物环境对生物学治疗的发展仍具有挑战性.     

慢病毒介导TGF-β1基因诱导大鼠骨髓间充质干细胞成软骨细胞分化

[目的]探讨慢病毒介导转化生长因子β1(tansforming growth factor bata 1,TGF-β1)基因转染大鼠骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells,BMSCs)诱导成软骨细胞分化的作用。[方法]密度梯度离心法分离培养BMSCs,探索病毒感染最佳条件,取第3代细胞,分为实验组和对照组,通过慢病毒载体将外源性TGF-β1基因转染入细胞,观察绿色荧光表达情况,Real-time PCR法和western blot法检测TGF-β1基因的mRNA和蛋白表达情况,7、14 d时行Ⅱ型胶原免疫细胞化学染色、甲苯胺蓝染色和Real-time PCR检测Ⅱ型胶原及聚集蛋白聚糖的表达。[结果]TGF-β1基因转染BMSCs后能够稳定表达。转染7、14 d时,实验组免疫细胞化学染色、甲苯胺蓝染色均为阳性。转染7、14 d时,实验组II型胶原mRNA均显著高于对照组(P<0.01)。转染7 d时,实验组聚集蛋白聚糖mRNA变化不明显,而14 d时显著高于对照组(P<0.01)。[结论]慢病毒介导的TGF-β1基因可成功转染大鼠BMSCs,并诱导其向软骨细胞分化。在此过程中软骨特异性标志Ⅱ型胶原和聚集蛋白聚糖的mRNA表达具有时间差异性。     

大鼠激素性股骨头坏死组织氧化应激相关基因的差异表达

 目的 通过基因芯片寻找大鼠激素性股骨头坏死（steriod-induced necrosis of femoral head,SINFH）组织中表达变化的氧化应激相关基因,探究氧化应激诱发或加重SINFH的始动因素和分子机制。
方法 20只成年健康Wistar大鼠随机分为对照组和模型组,每组10只。模型组大鼠腹腔注射大肠杆菌内毒素后,于左侧臀肌注射大剂量甲基泼尼松龙,建立SINFH模型;正常对照组大鼠腹腔注射大肠杆菌内毒素后,于左侧臀肌注射相同剂量生理盐水。6周后取两组大鼠的左侧股骨头标本进行组织病理学观察,并抽提各组大鼠股骨头组织的m RNA,经反转录获得大鼠股骨头组织c DNA,进行基因芯片检测。检测结果经荧光定量PCR验证。
结果 组织病理学观察显示模型组大鼠股骨头出现骨小梁紊乱、变细,骨细胞坏死,空骨陷窝率增加;对照组大鼠未见股骨头坏死。模型组基因芯片检测发现27条氧化应激相关基因存在差异表达,其中COX6A2、COX4I2、SOD3和DUSP1等4条基因的表达与对照组存在显著差异,且均呈下调表达。这些显著差异表达基因的功能涉及抑制活性氧自由基（ROS）生成,加速ROS清除以及保护组织免受氧化损伤等方面。
结论 大鼠SINFH组织中氧化应激相关基因的表达存在变化,初步提示COX6A2、COX4I2、SOD3和DUSP1基因是氧化应激在SINFH发生、发展过程中起作用的关键基因。     

右归饮对体外成骨细胞增殖和分化影响的实验研究

目的在右归饮治疗激素性股骨头坏死的临床研究和动物实验研究基础上,进一步观察对体外成骨细胞增殖和分化的影响.方法采用血清药理学方法,对体外培养的大鼠成骨细胞作MTT法细胞增殖测定、PNPP法ALP活性测定、以及茜素红染色矿化结节计数.结果培养48、72h,10%和15%右归饮血清组的细胞增殖速度较对照组快(p＜0.05);培养72h,10%和15%右归饮血清组的ALP活性较对照组增加(p＜0.05);培养2w,矿化结节计数显示15%右归饮血清组多于对照组(p＜0.01).结论右归饮对体外大鼠成骨细胞的增殖和分化具有促进作用.     

破骨细胞血系起源的活细胞成像观察

目的:采用活细胞成像技术,观察血系单核细胞诱导形成破骨细胞的全过程,旨在进一步阐明破骨细胞血系起源的发生及其细胞动力学。方法:取成年SPF级纯种雄性SD大鼠1只,体重280 g,腹主动脉采血8 ml,经密度梯度离心分离单个核细胞,在RANKL与M-CSF诱导下,分为倒置相差显微镜观察组、抗酒石酸酸性磷酸酶染色组、噬骨试验扫描电镜观察组、活细胞成像组4组进行培养。倒置相差显微镜观察组从培养开始,在数字显微成像系统下,每天观察记录1次;抗酒石酸酸性磷酸酶染色组培养21 d作酶活性染色鉴定;噬骨试验扫描电镜观察组培养21 d取出骨磨片作扫描电镜观察;活细胞成像组采用多点位缩时电影法对整个培养过程进行长达35 d的连续观察记录。结果:诱导培养2周后,倒置相差显微镜观察可见大量多核细胞形成,外形呈圆形、梭形、扇形、椭圆形及不规则突起状;抗酒石酸酸性磷酸酶染色绝大部分多核细胞与单核细胞均呈阳性反应;骨磨片扫描电镜观察可见较多骨吸收陷窝、坑洼及沟道,还有位于陷窝及沟道内正在行使骨吸收功能的破骨细胞;活细胞成像观察到起源于周围血的多核破骨细胞是由单核细胞、单核细胞与多核细胞及多核细胞之间相互融合而成,其细胞间的融合均发生在贴壁状态,显微缩时电影观察显示破骨细胞形态表现复杂多变。结论:大鼠周围血单核细胞在RANKL和M-CSF诱导下,可以向破骨细胞分化,形成具有骨吸收功能的多核破骨细胞。破骨细胞的形成是发生在贴壁状态下多种形式的细胞融合过程,破骨细胞的粘附特性对其存活及功能发挥至关重要。破骨细胞具有吞噬功能,其形态结构动态多变。破骨细胞不仅是一种多核细胞,还可能包括单核破骨细胞。破骨细胞通过融合形成多核巨细胞的特性,可能是其适应功能需求与骨吸收效率的一种特殊生物学行为。实验结果进一步证实了破骨细胞的血系起源学说,并为深入阐明破骨细胞的细胞动力学与细胞生物学特性提供了新的实验研究依据。     

右归饮对体外培养破骨细胞分化与功能的影响

目的：探讨右归饮对体外培养破骨细胞的分化、凋亡及骨吸收活性的影响。方法：分离培养大鼠破骨细胞,分别以空白对照血清、地塞米松＋对照血清、地塞米松＋右归饮血清的培养液来培养破骨细胞,通过抗酒石酸酸性磷酸酶（TRAP）染色对TRAP阳性多核破骨细胞计数;采用吖啶橙荧光染色法计数破骨细胞的凋亡率;用RT-PCR测定ATPase a3基因相对表达变化分析破骨细胞骨吸收活性。结果：与空白对照血清组和对照血清＋地塞米松组相比,地塞米松＋右归饮血清组TRAP染色阳性的破骨细胞数量显著减少（分别为P〈0.01,P〈0.05）,破骨细胞的凋亡率明显增加（P〈0.01）,ATPase a3基因表达明显减少（P〈0.01）。结论：右归饮可抑制破骨细胞的形成和分化及骨吸收活性,促进破骨细胞的凋亡,从而发挥其抗激素性股骨头坏死的作用。     

两种不同培养方法对破骨细胞ATPase a3基因表达和骨吸收活性的影响

[目的]探讨不同方法培养下的大鼠破骨细胞（osteoclast,OC）骨吸收功能的差异,以及骨吸收关键基因ATPasea3的mR—NA表达水平的差异,为体外实验奠定基础。[方法]机械分离和诱导培养,即从新生24h的大鼠长干骨骨髓腔内壁机械分离成熟OC和1,25（OH）2D3诱导大鼠骨髓细胞形成破骨样细胞（osteoclast like cell,OLC）,对获得的OC进行形态和骨吸收功能观察,并测定OC骨吸收关键基因ATPasea3的mRNA表达水平的差异。[结果]OC和OLC均为抗酒石酸酸性磷酸酶（tartrate resistant acid phosphatase,TRAP）染色阳性的多核巨细胞,与细胞共培养骨片上可形成骨吸收陷窝;诱导法培养出的OLC数目多于机械分离法,但诱导早期陷窝较之小而浅,诱导后期基本接近OC;OC骨吸收关键基因ATPase a3的mRNA,在机械分离8h与诱导培养6天的细胞表达量无显著差异,但都远少于培养8天的表达量。[结论]诱导法可以培育出大量的OLC,优于机械分离法,但早期骨吸收功能较弱,OC骨吸收功能与其核数相关。后期的OCL与机械分离OC接近,可以用于各类实验。     

红曲对体外培养大鼠成骨细胞BMP-2表达的影响

为研究红曲对体外培养大鼠成骨细胞BMP-2表达的影响,从而为治疗骨质疏松症开发出中药新药提供细胞学依据。取成年SD大鼠48只,随机将大鼠分为A组(空白组)、B组(倍美力组)、C组(普拉固组)、D、E、F组(红曲高、中、低剂量组)6组,按10ml.kg-1分别予以生理盐水,倍美力水溶液(0.00625mg.ml-1),普拉固水溶液0.2mg.ml-1)及红曲水提液(1.25g.ml-1、0.625g.ml-1、0.125g.ml-1)灌胃。灌胃10天后,腹腔静脉取血制备含药血清;将从胎鼠颅骨取材的成骨细胞培养于含药血清培养液中,然后应用BMP-2免疫组化染色方法观察红曲对体外培养成骨细胞BMP-2表达的影响。结果显示,通过免疫组化染色发现BMP-2棕色深染位于细胞浆,红曲高、中剂量组成骨细胞棕色深染数量明显高于空白组,低剂量组与空白组无明显差异,阳性细胞比例呈剂量依赖性增长。表明红曲含药血清可以呈剂量依赖性地促进成骨细胞BMP-2表达;在细胞和分子水平为中药红曲治疗骨质疏松症提供了客观化的依据。     

红曲对去势大鼠血清激素水平、骨密度和骨生物力学影响

目的:研究红曲对去势大鼠血清激素水平、骨密度和骨生物力学影响,并探讨其作用机理.方法:取12周龄的雌性wistar大鼠40只,其中30只打开腹腔去除双侧卵巢,逐层缝合,另10只予以单纯打开腹腔不切除卵巢.将大鼠分为A组(模型组)、B组(红曲治疗组)、C组(阳性对照组)、D组(假手术组)四组,饲养12周后,分别予以生理盐水、红曲水提液、α-D3水溶液及生理盐水灌胃.灌胃12周后,活杀各组动物,以双能X线、骨密度测定仪测定骨密度.取血清用放免法测定血清中骨钙素、降钙素.通过三点弯曲试验,记录载荷--变形曲线,测定骨生物力学指标.结果:经过12周的红曲水提液灌胃治疗,明显提高了去势大鼠的血清激素水平、骨密度,并能改善去势大鼠的骨力学性能.结论:红曲可提高去势大鼠骨密度值,改善骨的生物力学性能.推测其作用可能是通过改变血清激素水平来实现的.