转化生长因子β3促进兔牙髓干细胞成骨向分化机制的初步研究

［摘要］ 目的 探讨转化生长因子β3（transforming growth factor β3,TGF-β3 ）体外联合兔牙髓干细胞(rabbit dental pulp stem cells,rDPSCs)诱导其成骨向分化的作用机制。方法 酶解组织块法分离获得rDPSCs;将rDPSCs分为实验组（rDPSCs+80ng/ml TGF-β3）,对照组（rDPSCs+矿化液）和空白组（rDPSCs）,三组细胞分别培养第7、14d行ALP活性定量检测;RT—qPCR检测COL-IA1、Runx-2, OPN, BSP和Smad4基因的表达;western blot法检测COL-1A1,Runx-2蛋白的表达情况;茜素红染色观察矿化结节形成情况。结果 成功分离获得rDPSCs;实验组ALP含量明显高于对照组和空白组（P＜0.05）;COL-1A1、Runx-2、OPN、BSP、Smad4基因的表达均高于空白组（P＜0.05）COL-1A1、Smad4基因的表达高于对照组（P＜0.05）; Western blot结果示实验组COL-1A1,Runx-2蛋白的表达均强于其余两组（P＜0.05）;实验组矿化结节较其余两组明显。结论 TGF-β3体外促进rDPSCs成骨向分化;TGF-β3促进rDPSCs成骨向分化可能通过激活Smad通路来实现。     

降钙素基因相关肽对成骨细胞OPN表达的影响

目的:探讨外源性降钙素基因相关肽(Calcitonin gene related peptide, CGRP)对大鼠成骨细胞中骨桥蛋白(Osteopontin,OPN)表达的影响。方法:胶原酶消化法培养大鼠原代成骨细胞,碱性磷酸酶染色及茜素红染色对成骨细胞进行鉴定。CCK-8细胞增殖实验筛选CGRP最适作用浓度。将合适浓度的CGRP作用于成骨细胞,qPCR和Western Blot检测OPNmRNA及蛋白的表达。结果:CGRP浓度为10^-9 mol/L时,大鼠成骨细胞的增殖活性最强。使用10^-9 mol/L浓度的CGRP作用于成骨细胞,成骨细胞中OPN mRNA及蛋白的表达在第3天明显上调(P<0.05)。结论:CGRP可以促进成骨细胞中OPN的表达。     

高浓度唑来膦酸对人成骨细胞成骨分化及凋亡影响的实验研究

目的研究高浓度唑来膦酸对体外分离的健康人下颌骨成骨细胞的影响。方法体外分离培养来源于健康人下颌骨的成骨细胞,取P3代成骨细胞,用1 μmol/L、5 μmol/L唑来膦酸分别处理,不加药组为空白对照。以CCK8检测细胞增殖,流式细胞技术检测细胞凋亡,ALP染色及定量分析检测细胞成骨分化,荧光定量PCR检测成骨相关基因ALP、OPN和Runx2的表达,Western免疫印迹检测OPN蛋白的表达。采用SPSS16.0软件包对数据进行统计学分析。结果唑来膦酸处理后的成骨细胞增殖减慢,5 μmol/L处理组较1 μmol/L组增殖更慢。药物处理后的细胞凋亡较对照组增加,且随着药物浓度的增加,凋亡百分比显著上升。1 μmol/L及5 μmol/L唑来膦酸处理后的成骨细胞的成骨分化能力较对照组显著下降。荧光定量PCR结果提示,药物处理后的成骨相关基因ALP、OPN和Runx2的表达显著降低。Western免疫印迹检测结果显示药物处理组OPN蛋白表达量显著下降。结论高浓度唑来膦酸抑制来源于人下颌骨成骨细胞的增殖及成骨分化,促进其凋亡发生。     

TGF-β1促进rhBMP-2对成骨前体细胞增殖分化的观察

目的:观察TGF-β1对rhBMP-2促进成骨前体细胞(MC3T3-E1)增殖和分化能力的影响。方法:MC3T3-E1加入不同浓度的rhBMP-2和TGF-β1+rhBMP-2进行组织学观察,用MTT法检测细胞增殖,通过ELISA检测细胞ALP含量。结果:随着加入rhBMP-2浓度的增加,MC3T3-E1细胞的增殖逐渐增加,TGF-β1+rhBMP-2组增加更为显著(P<0.05)。TGF-β1+rhBMP-2组和rhBMP-2组在rhBMP-2浓度为25、50、100μg/L间存在统计学意义(P<0.05)。随着rhBMP-2浓度的增加,ALP值逐渐增加,TGF-β1+rhBMP-2组ALP值升高更为显著(P<0.01),TGF-β1+rhBMP-2组和rhBMP-2组在rhBMP-2浓度为25、50μg/L间有统计学意义(P<0.05)。结论:TGF-β1可促进rhBMP-2对MC3T3-E1的增殖和成骨分化作用。     

BMP-2、bFGF和Dex联合应用对犬牙牙周膜细胞成骨分化能力的影响

目的:观察骨形成蛋白(BMP-2)、碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)和地塞米松(Dex)联合应用对犬牙周膜细胞(PDLCs)成骨分化能力的影响。方法:将第4代犬PDLCs分为5组:bFGF+Dex、BMP-2+bFGF、BMP-2+Dex、BMP-2+bFGF+Dex、对照组。检测各组碱性磷酸酶(ALP)活性,并应用RT-PCR检测各组PDLCs成骨关键基因OPN、COL-1的表达。结果:第7、14 d,各组ALP表达均较空白组显著增强(P<0.05),其中200μg/L BMP-2+10μg/LbFGF+10-8mol/L Dex诱导组犬PDLCs的ALP活性显著高于其他各组(P<0.05)。RT-PCR显示,200μg/L BMP-2+10μg/L bFGF+10-8mol/L Dex诱导组OPN、COL-1基因表达最为显著。结论:3种诱导因子两两结合均能增强犬PDLCs成骨能力,但在最佳浓度下3种因子联合应用诱导能力最强(P<0.05)。     

转化生长因子β1对钛表面成骨细胞中骨钙素基因表达的影响

目的:通过观测特定浓度的转化生长因子β1(transforming growth factorsβ1,TGF-β1)对钛表面成骨细胞中骨钙素(osteocalcin,OC)基因表达的影响,旨在探讨其对钛表面成骨细胞分化的作用。方法:体外培养成骨细胞接种于钛片表面,将其分为实验组和对照组,实验组加入0.5μg/L的TGF-β1刺激细胞增殖和分化,对照组不加TGF-β1,分别收集第1、2、3、5、10天培养的细胞。通过RT-PCR检测不同培养时间OCmRNA表达情况。结果:浓度为0.5μg/L的外源性TGF-β1加入到接种于钛片表面的成骨细胞中后,可显著增加OC基因表达(P<0.05)。结论:浓度为0.5μg/L的外源性TGF-β1对钛片表面的成骨细胞OC因子表达有一定促进作用。     

泛素特异性蛋白酶4对脂肪干细胞成骨分化的影响

目的:本研究通过使用泛素特异性蛋白酶4(USP4)抑制剂Vialinin A干预大鼠脂肪干细胞(ASCs)的生长分化,探究USP4对ASCs的成骨分化的影响。方法:将分离培养至第3代的ASCs细胞分为6组分别用含0、0.1、0.5、1、5、10μmol/L Vialinin A的培养基培养10 d,CCK-8检测各组细胞增殖情况。将第3代细胞分为实验组、阳性以及阴性对照组,分别用含0.5μmol/L Vialinin A的成骨诱导液、不含Vialinin A的成骨诱导液及普通的α-MEM培养。检测各组第7天细胞内USP4、β-catenin、碱性磷酸酶(ALP)及骨桥蛋白(OPN)基因的表达。将3组细胞培养至第4、7、10、14天进行ALP染色,检测ALP的活性;培养至21 d时进行茜素红染色,检测细胞矿化结节的形成。采用t检验比较组间数据差异,P<0.05时差异具有统计学意义。结果:0.5μmol/L Vialinin A处理的实验组细胞增殖趋势与对照组的差异无统计学意义,表明该浓度的Vialinin A对细胞增殖无影响,作为后续实验组浓度。ALP与茜素红染色结果显示实验组染色效果均较其他组显著。RT-qPCR结果显示与阴性对照组相比,阳性对照组与实验组细胞内USP4与β-catenin表达量较低,差异具有统计学意义。实验组与阳性对照组相比无显著性差异。与阳性对照组相比,实验组的ALP与OPN表达量显著升高,差异具有统计学意义。结论 :0.5μmol/L的USP4抑制剂Vialinin A可以促进大鼠ASCs内ALP与OPN基因的表达。但USP4可能并非通过β-catenin途径调节其成骨分化。     

辐照对MC3T3-E1细胞TGF-β1和Smads基因及蛋白表达的影响

目的:探讨放射线对成骨细胞系MC3T3-E1细胞增殖及TGF-β1和Smad3/P-Smad3表达的影响。方法:以小鼠胚胎成骨细胞系MC3T3-E1为研究对象,4MV直线加速器为放射源,给予单一剂量8Gy照射。照射后以CCK-8检测成骨细胞增殖情况,通过荧光定量PCR和Western免疫印迹分别检测TGF-β1、Smad3基因和蛋白的表达,并分别用2-ΔΔct法及光密度分析法分析基因及蛋白的表达水平。采用SPSS 13.0软件包对数据进行统计学分析。结果:单次8Gy剂量照射的细胞组与对照组相比,生长速度明显减慢;Smad3及TGF-β1基因在照射后0.5 h,1 h组与对照组无显著差异(P>0.05),照射后1.5 h组Smad3及TGF-β1基因表达量与对照组存在显著差异(P<0.05);P-Smad3、TGF-β1蛋白表达在第1天明显上调;第3天、第5天照射组与对照组差异逐渐减小。8Gy照射后第1天,P-Smad3蛋白表达量最高,TGF-β1蛋白表达量第3天最高。结论:8Gy照射剂量可抑制MC3T3-E1细胞增殖,短时间内上调TGF-β1和Smad3/P-Smad3在基因及蛋白水平的表达。     

Notch信号通路对大鼠牙囊细胞增殖和成骨分化的调控作用

目的 探讨Notch信号通路对大鼠牙囊细胞(rDFCs)增殖和成骨分化的调控作用.方法 体外培养rDFCs,经细胞形态、免疫组化鉴定rDFCs后,使用10 ng/L大鼠重组Jagged1蛋白、10μmol/L DAPT溶液、对照组培养液作用于细胞,CCK-8检测增殖能力;利用碱性磷酸酶、茜素红染色分析rDFCs成骨分化能力;Western Blot检测关键蛋白Notch受体胞内段(NICD)、碱性磷酸酶(ALP)、骨形成蛋白2(BMP2).结果 rDFCs呈成纤维细胞形态;rDFCs中波形丝蛋白明显表达,角蛋白未表达;诱导组ALP染色、茜素红染色均强于对照组;Jagged1第4天后能明显促进rDFCs细胞增殖,DAPT第4天后能显著抑制rDFCs细胞增殖(P<0.05).Jagged1组ALP、BMP2的表达趋势下降,DAPT组ALP、BMP2的表达趋势升高(P<0.05).结论 激活Notch信号通路可促进rDFCs的增殖,抑制Notch信号通路可促进rDFCs的成骨分化.     

富血小板血浆对人真皮细胞增殖及PDGF、TGF-β和VEGF表达的影响

目的:研究富血小板血浆(PRP)对人真皮成纤维细胞(hFbs)增殖、分化及胞质中PDGF、TGF-β和VEGF表达量的影响。方法:2次离心法制备PRP,成骨诱导条件下hFbs培养液中加入不同浓度PRP于第12天、21天钙-钴法染色,第21天茜素红染色;免疫细胞化学法检测加不同浓度PRP后第4天细胞PDGF、TGF-β和VEGF的表达;碱性磷酸酶染色(ALP)检测细胞活性;CCK-8法检测有和无成骨诱导条件下不同浓度PRP对细胞增殖的影响。结果:茜素红染色显示,2.8%PRP组钙结节形成最明显;钙-钴法染色显示,2.8%PRP组矿化作用最强;免疫细胞化学结果表明PDGF表达存在剂量依赖性,TGF-β和VEGF表达虽无剂量依赖性,但有适宜浓度的要求;ALP染色表明3%PRP组细胞增殖明显,活性最强。CCK-8检测表明各浓度PRP对hFbs均有促增殖作用,PRP加成骨诱导组比单纯PRP组表现出更明显的促增殖作用,其中4.8%PRP促增殖作用最强。结论:适宜浓度的PRP可促进hFbs增殖,但相关因子的表达存在适宜浓度的要求,PRP通过促进细胞增殖,增加相关因子表达促进创伤愈合。     

ClC-3氯通道参与TGF-β通路调控PTH的促成骨分化作用机制研究

目的：：初步探究电压门控氯通道3(ClC-3)在甲状旁腺激素(PTH)调节成骨分化过程中的作用机制。方法：采用基因转染的方法,分别用特异性siRNA调节成骨细胞MC3T3-E1中转化生长因子β1(TGF-β1)及ClC-3基因的表达水平,采用实时定量RT-PCR检测ClC-3、TGF-β1及碱性磷酸酶(ALP)、骨唾液蛋白(BSP)、骨钙素(OC)、核心结合蛋白因子2(Runx2)等成骨相关因子的基因表达情况,并用Western blot及免疫荧光方法检测CLC-3和TGF-β1蛋白的表达情况。结果：在PTH间断刺激下,成骨细胞中仅干扰TGF-β1基因表达后,ClC-3氯通道基因及蛋白表达水平增强;仅干扰ClC-3氯通道基因后,TGF-β1基因及蛋白表达水平升高。同样在PTH间断刺激下,在分别干扰ClC-3氯通道基因和TGF-β1基因后,成骨相关基因表达水平较对照组明显降低(P<0.05);然而共同干扰两者之后成骨相关基因表达较对照组无明显差异(P>0.05)。结论：ClC-3氯通道通过TGF-β通路参与介导了PTH在成骨细胞中促进成骨细胞分化的作用。     

转化生长因子-β1和甲壳胺联合作用对老年人牙周膜细胞生长分化功能的影响

目的探讨转化生长因子(TGF)-β1和甲壳胺(chitosan,Chi)联合作用对老年人牙周膜细胞增殖和碱性磷酸酶(ALP)活性的影响。方法用原代培养的老年人牙周膜细胞,采用四甲基偶氮唑蓝(MTT)法和酶动力学方法检测Chi 0.1 g/L、TGF-β1 1μg/L和Chi(0.1 g/L)加TGF-β1(1μg/L)对老年人牙周膜细胞增殖和ALP的作用。结果①与对照组比较,3 d和5 d时Chi加TGF-β1组和TGF-β1组及7d时Chi加TGF-β1组和Chi组均能明显增强老年人牙周膜细胞的增殖能力(P<0.05,P<0.01),Chi加TGF-β1组的促增殖能力明显强于Chi组和TGF-β1组;②3个实验组的细胞裂解液和Chi加TGF-β1组和TGF-β1组细胞培养液中牙周膜细胞ALP活性均高于对照组(P<0.05,P<0.01),以Chi加TGF-β1组最高(P<0.01)。结论Chi和TGF-β1单独都能增加老年人牙周膜细胞增殖的能力和ALP活性,Chi和TGF-β1联合使用增强老年人牙周膜细胞增殖和ALP活性的能力强于单独使用Chi和TGF-β1。     

SMURF2/β-catenin轴促进张力条件下人牙周膜细胞成骨分化

目的:探究Smad泛素化调节因子2(SMURF2)在循环牵张力诱导人牙周膜细胞(hPDLCs)成骨分化中的作用和机制。方法:对hPDLCs施加循环牵张力刺激后使用qRT-PCR检测SMURF2的表达和成骨相关基因的表达,使用western blotting检测SMURF2和经典WNT信号相关分子的表达,通过ALP染色检测hPDLCs的ALP活性,并结合成骨相关基因的表达评估hPDLCs的成骨分化。通过使用小干扰RNA沉默hPDLCs中的SMURF2基因探究SMURF2对牵张力诱导的hPDLCs成骨分化和经典WNT信号的影响。结果:循环牵张力刺激hPDLCs后SMURF2、ALP、OPN、OSX、COL-1和β-catenin表达升高,ALP活性也增强。沉默SMURF2基因后,hPDLCs的ALP活性减弱,ALP、OPN和OSX基因表达水平下降,β-catenin蛋白下降,但GSK-3β蛋白无变化。结论:SMURF2可能通过经典WNT信号通路促进循环牵张力诱导的hPDLCs成骨分化。     

PRF负载的Genistein促进肥胖小鼠骨缺损修复的实验研究

目的：明确染料木素(genistein, GEN）对成骨分化的作用并探讨由富血小板纤维蛋白（platelet-rich fibrin,PRF负载的GEN对肥胖小鼠骨缺损修复过程的影响。方法：体外实验中,采用CCK8测定7天内不同浓度GEN(0、0.1、1、10、50μmol/L)对小鼠胚胎成骨细胞前体细胞（mouse embryo osteoblast precursor cells, MC3T3-E1）增殖的影响;利用碱性磷酸酶（ALP）染色及ALP活性定量检测,明确细胞中ALP活性的变化。采用实时荧光定量PCR (qRT-PCR)及蛋白免疫印迹法检测成骨分化过程中ALP、骨桥蛋白（osteopontin,OPN）和骨钙素（osteocalcin, OCN）的RNA及蛋白表达水平,用茜素红染色明确GEN对MC3T3-E1矿化程度的影响。利用扫描电镜观察PRF载药前、后超微结构变化,验证PRF载药的可行性。体内实验中,采用高脂饮食饲喂法建立肥胖C57小鼠模型。制作直径2.8 mm的颅骨缺损模型,将制备好的GEN/PRF复合物置入骨缺损区。利用Micro-CT扫描及H-E染色评估GEN对...     

格列美脲对大鼠下颌骨成骨细胞增殖分化及矿化的影响

目的:研究格列美脲对大鼠下颌骨成骨细胞增殖、分化及矿化的影响.方法:原代培养分离下颌骨成骨细胞,将细胞接种于96孔板中,分两组:5.5mM葡萄糖(5.5mMG)(生理浓度葡萄糖)组,5.5mMG +10μmol/L格列美脲组,继续培养7d,1)MTT法检测大鼠下颌骨成骨细胞的增殖;2)生化法测定7d碱性磷酸酶(ALP)活性;3)Western blots检测Ⅰ型胶原(ColⅠ)的表达;4)RT-PCR检测骨钙素(OCN)的表达.结果:格列美脲能显著促进成骨细胞的增殖,ALP活性,ColⅠ的蛋白和OCN的mRNA的表达.结论:格列美脲能促进大鼠下颌骨成骨细胞增殖、分化及矿化.     

Chir99021调控Wnt/β-catenin信号通路干预干细胞成骨/成牙分化的研究

目的:探讨Chir99021调控Wnt/β-catenin信号通路干预人牙髓干细胞成骨/成牙分化及其可能的机制.方法:分离纯化和培养人前磨牙牙髓干细胞(HDPSCs),免疫荧光检测牙本质涎蛋白(dentin sialoprotein,DSP)和波形蛋白(Vimentin),CCK-8检测不同浓度Chir99021对HDPSCs细胞增殖作用的影响.将HDPSCs分为3组培养,第1组正常培养,为空白对照组;第2组成骨诱导液培养,为实验对照组;第3组成骨诱导液+Chir99021培养,为实验组.15 d后用茜素红染色对各组细胞进行钙沉积物检测;qPCR于5、10、15 d检测各组轴抑制蛋白2(axis-inhibition protein2,Axin2)、β连环蛋白(β-catenin)及糖原合成激酶3(GSK-3β)水平;Western blot于5、10、15 d检测各组RUNT相关转录因子2(Runx2)、碱性磷酸酶(ALP)、骨钙素(OC)、牙本质涎磷蛋白(DSPP)和Ⅰ型胶原的表达.结果:分离培养后的HDPSCs中DSP和Vimentin呈阳性表达;Chir99021浓度为2000 nmol/L时,细胞增殖情况最明显;茜红素染色显示实验组钙沉积物较其余两组显著增加;实验组中Axin2、β-catenin显著上升,GSK-3β显著下降(P<0.05);Runx2、ALP在实验组及实验对照组中有显著表达(P<0.05),OC在实验组中显著表达(P<0.05);DSPP、Ⅰ型胶原在实验组中显著表达(P<0.05).结论:Chir99021通过激活Wnt/β-catenin信号通路促进HDPSCs的增殖和成骨/成牙分化.     

人牙髓细胞条件培养液对人牙囊细胞成骨分化作用的体外研究

目的:探索人牙髓细胞条件培养液(HDPSCs-CM)对人牙囊细胞(HDFSCs)向成骨分化的作用.方法:利用胶原酶消化法获得HDFSCs,经纯化鉴定后培养于HDPSCs-CM中;CCK-8检测HDFSCs增殖活性,观察细胞形态改变;碱性磷酸酶(ALP)染色、茜素红S染色定性分析细胞成骨能力的改变.qRT-PCR检测HDFSCs中骨膜蛋白(POSTN)、Ⅰ型胶原(Col-Ⅰ)、碱性磷酸酶(ALP)、骨涎蛋白(BSP)以及骨桥蛋白(OPN)的mRNA表达情况.结果:经HDPSCs-CM诱导后,HDFSCs形态发生成牙骨质或成骨样改变;诱导组HDFSCs增殖活性受到明显抑制(P<0.05或P<0.01);诱导组ALP染色强于对照组,茜素红S染色矿化结节多于对照组;诱导组POSTN、Col-Ⅰ、ALP、BSP、OPN的表达量明显增高(P<0.05或P<0.01).结论:HDPSCs-CM能促进HDFSCs成骨分化.