牵张应力介导细胞成骨分化及相关基因的表达

背景：ERK1/2信号通路和核因子κB信号通路是否参与了牵张应力作用下MC3T3-E1细胞成骨分化及相关基因表达的调控,尚不清楚。 目的：观察机械牵张应力对作用下ERK1/2和核因子κB通路对成骨细胞碱性磷酸酶、Ⅰ型胶原、骨钙蛋白、白细胞介素6表达的影响,探讨ERK1/2与核因子κB信号通路对成骨细胞分化的调控作用。 方法：体外培养的MC3T3-E1细胞,以ERK1/2通路特异性抑制剂PD098059及核因子κB通路抑制剂PDTC分别处理30 min后加载12%的拉伸应变率24 h,以正常细胞及单纯加载12%牵张应力24 h为对照。采用ELISA及Real-time PCR方法检测细胞加载前后碱性磷酸酶活性、Ⅰ型胶原、骨钙蛋白及白细胞介素6 mRNA的表达。 结果与结论：在12%牵张应力作用下,MC3T3-E1细胞碱性磷酸酶、Ⅰ型胶原、白细胞介素6的表达受ERK1/2信号通路的调控,而骨钙蛋白基因表达的变化不受ERK1/2通路的影响。核因子κB信号通路抑制剂PDTC可显著抑制机械牵应张力作用下MC3T3-E1细胞碱性磷酸酶活性的降低,同时抑制白细胞介素6基因的表达,而Ⅰ型胶原、骨钙蛋白基因表达的变化不受核因子κB信号通路的影响。结果表明牵张应力可以通过ERK1/2和核因子κB通路影响MC3T3-E1细胞的成骨分化及相关基因表达。 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;组织工程全文链接：     

Tmed2促进体外小鼠前成骨细胞MC3T3-E1增殖

 摘要：目的 研究Tmed2基因对小鼠前成骨细胞增殖的影响。 方法 1.分别在小鼠MC3T3-E1细胞中过表达和抑制Tmed2,检测细胞增殖情况。2. 用雌激素处理细胞后,检测细胞的增殖及Tmed2基因的表达量。荧光实时定量PCR检测mRNA水平,MTS法检测细胞活力和增殖,流式细胞术检测细胞周期,Western blot法检测蛋白水平。结果 过表达Tmed2使MC3T3-E1细胞的增殖速度加快,细胞周期中S期细胞比例明显增加,且Cyclin A 的表达升高。而抑制Tmed2基因表达使MC3T3-E1细胞的增殖速度减慢。雌激素处理使细胞增殖速度加快的同时,Tmed2基因的表达显著增高。结论 Tmed2通过上调Cyclin A 的表达,使S期细胞比例增加,加快小鼠前成骨细胞MC3T3-E1的增殖。此外,Tmed2的表达受雌激素的调控,可能参与雌激素促进MC3T3-E1细胞增殖的作用。     

miR-455-3p靶向HIPK2调控高糖环境下成骨细胞的增殖和凋亡

文题释义： 糖尿病性骨病：糖尿病可导致骨代谢发生改变,表现为骨形成缺陷、成骨细胞数量减少、骨基质形成不足。高糖环境下以成骨细胞功能改变最为显著,高糖诱导成骨细胞是研究糖尿病性骨病的常用细胞模型。 成骨作用：指成骨细胞移至将要合成骨组织的部位,分泌、合成骨胶原及骨蛋白纤维,将钙、磷吸收到纤维孔隙中进行沉淀结晶,形成骨组织的过程。 背景：以往研究表明多种miRNA在骨形成中发挥作用,miR-335-5p可保护成骨细胞免受氧化应激,对枸橼酸铁铵诱导的成骨细胞具有保护作用,但miR-335-5p对高糖环境下成骨细胞增殖和凋亡的影响尚未可知。 目的：探讨miR-455-3p靶向HIPK2对高糖环境下成骨细胞增殖和凋亡的影响。 方法：双荧光素酶报告基因分析法验证miR-455-3p对HIPK2的靶向作用。体外用高糖诱导MC3T3-E1细胞,分为空白组、高糖组、高糖+miR-control组、高糖+miR-455-3p组、高糖+si-control组、高糖+si-HIPK2组、高糖+miR-455-3p+pcDNA组和高糖+miR-455-3p+pcDNA-HIPK2组。qRT-PCR检测miR-455-3p和HIPK2 mRNA的表达,MTT法检测细胞存活率,流式细胞检测细胞凋亡,Western blot检测HIPK2、p-STAT3和STAT3蛋白的表达。 结果与结论：①HIPK2是miR-455-3p的靶基因,miR-455-3p可负性调控HIPK2的表达;②高糖处理可抑制miR-455-3p的表达,促进HIPK2的表达;③过表达miR-455-3p或抑制HIPK2表达均可促进高糖条件下MC3T3-E1细胞的存活和抑制凋亡;④过表达HIPK2可部分逆转miR-455-3p对高糖条件下成骨细胞的存活促进和凋亡抑制作用;⑤miR-455-3p通过调控HIPK2抑制成骨细胞中p-STAT3的表达;⑥结果表明,miR-455-3p通过靶向下调HIPK2抑制高糖诱导的成骨细胞凋亡,促进成骨细胞增殖,这可能与抑制STAT3信号通路有关。 ORCID: 0000-0001-7129-8455(匡嘉兵) 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     

人牙周膜干细胞来源外泌体干预成骨细胞MC3T3-E1的增殖和分化

背景:人牙周膜干细胞具有较强的成骨分化能力,人牙周膜干细胞来源外泌体作为牙周膜干细胞分泌的主要成分,对成骨细胞MC3T3-E1增殖和成骨分化的影响尚不明确。目的:探讨人牙周膜干细胞来源外泌体对MC3T3-E1细胞增殖和分化的影响。方法:采用酶消化法分离及培养人牙周膜干细胞,超速离心法提取人牙周膜干细胞来源外泌体,通过透射电镜、粒径分析及Western blot方法对人牙周膜干细胞来源外泌体进行鉴定;CCK8法检测不同质量浓度人牙周膜干细胞来源外泌体对MC3T3-E1细胞增殖的影响,茜素红染色观察100 mg/L人牙周膜干细胞来源外泌体对MC3T3-E1细胞成骨矿化的影响,Western blot检测100 mg/L人牙周膜干细胞来源外泌体干预前后MC3T3-E1细胞内MEK和ERK的磷酸化水平。结果与结论:①透射电镜观察可见外泌体为脂质双分子层形成的囊泡结构,粒径检测显示外泌体直径分布在50-120 nm,集中在79.86 nm,Western blot检测结果显示提取的外泌体中含有CD81,CD63,TSG101的表达;②与对照组相比,人牙周膜干细胞来源外泌体对MC3T3-E1细胞的增殖具有促进作用,且作用呈剂量依赖性;③与对照组相比,人牙周膜干细胞来源外泌体组MC3T3-E1细胞能够形成更多的钙结节;与对照组相比,人牙周膜干细胞来源外泌体组MC3T3-E1细胞内p-MEK及p-ERK蛋白表达量升高;④结果表明,人牙周膜干细胞来源外泌体可以显著促进MC3T3-E1增殖和成骨分化,推测可能与其激活MEK/ERK信号通路有关。     

葛根素通过下调miR-23a促进小鼠前成骨细胞增殖和分化的研究

目的 探讨葛根素是否通过下调miR-23a促进小鼠前成骨细胞增殖和分化。方法 将小鼠前成骨细胞MC3T3-E1分为对照组、葛根素组、葛根素+miR-NC组和葛根素+miR-23a过表达组，RT-qPCR检测细胞中miR-23a的表达，CCK-8法检测细胞增殖活性，碱性磷酸酶活性检测葛根素对细胞活力的影响，Western blot检测细胞中Runx2蛋白的表达。应用生物信息学和双荧光素酶报告基因实验验证miR-23a和Runx2的靶向调控关系。结果 与对照组相比，葛根素组MC3T3-E1细胞增殖活性增强，细胞中miR-23a表达降低，Runx2蛋白表达水平升高(P<0.05);与葛根素+miR-NC组相比，葛根素+miR-23a过表达组MC3T3-E1细胞增殖活性降低，细胞中Runx2蛋白表达降低(P<0.05);双荧光素酶报告基因实验证实miR-23a靶向负调控Runx2的表达。结论 葛根素促进小鼠前成骨细胞增殖和分化，机制可能与下调miR-23a进一步调控Runx2表达有关。     

miR-210-3p通过自噬调控MC3T3-E1细胞成骨分化的机制研究

目的:探讨微小RNA-210-3p(microRNA-210-3p, miR-210-3p)通过自噬对小鼠成骨细胞系MC3T3-E1成骨分化的影响。方法:(1)采用脂质体转染法构建miR-210-3p过表达或沉默的MC3T3-E1细胞模型,设置阴性对照(negative control, NC) mimic组、miR-210-3p mimic组、NC inhibitor组和miR-210-3p inhibitor组,Western blot、RT-qPCR和免疫荧光法检测MC3T3-E1细胞成骨分化相关指标及自噬相关指标的变化,茜素红染色法观察矿化结节形成情况。(2)用雷帕霉素(rapamycin, RAPA)和3-甲基腺嘌呤(3-methyladenine, 3-MA)分别构建自噬激活和抑制模型,设置control组、RAPA组和3-MA组,Western blot、RT-qPCR和免疫荧光法检测自噬激活或抑制后MC3T3-E1细胞成骨分化相关指标的变化,茜素红染色法观察矿化结节形成情况。(3)设置NC mimic组、NC mimic+RAPA组和miR-210-3p mimic+R...     

基于转录组测序分析微重力环境下MC3T3-E1成骨细胞miRNA/mRNA表达谱及功能变化

目的探讨微重力环境对MC3T3-E1成骨细胞分化的影响。方法采用转录组测序技术(RNA-seq)观察微重力培养前后MC3T3-E1成骨细胞miRNA/mRNA表达谱变化,测序结果采用q-PCR验证。采用生物信息学方法进一步研究差异性表达的miRNA/mRNA。结果与对照组(CON)相比,模拟微重力组(SMG)共有160条miRNA和1 912个mRNAs发生显著改变;根据生物信息学结果,筛选出10个关键性基因(3条miRNA、7个mRNA),其中miR-9_6666-5p为微重力敏感miRNA,可能在微重力环境下成骨细胞分化过程中起到重要的作用。结论在微重力环境下,成骨细胞分化受到抑制可能与miRNA/mRNA表达谱的改变有关。研究结果将有助于深入理解miRNA与mRNA在微重力环境下调控成骨分化与骨生成的分子机制。     

NR2F2促进小鼠MC3T3-E1前成骨细胞增殖

目的探讨NR2F2基因对小鼠前成骨细胞增殖的影响。方法用实时定量PCR检测mRNA表达量,MTS法检测细胞增殖,流式细胞术检测细胞周期,ELISA-Brdu法检测细胞DNA合成速度。结果在小鼠MC3T3-E1前成骨细胞增殖速度加快时,NR2F2基因的表达增高至对照的4.57±0.30倍(P<0.01)。过表达NR2F2基因促使MC3T3-E1细胞增殖速度加快,细胞数量增加(P<0.01),细胞周期中S期细胞比例明显升高,为对照组的2倍,G2/M期比例也有增加(P<0.05)。过表达NR2F2基因使MC3T3-E1细胞的Brdu掺入率增高,DNA的合成加速(P<0.01)。结论 NR2F2使S期细胞比例增加,促进小鼠前成骨细胞MC3T3-E1的增殖速度。     

miR-199a-3p 通过靶向 CABLES-1 调控流体剪切力介导的成骨细胞增殖

目的 探讨miR-199a-3p在流体剪切力(fluid shear stress, FSS)诱导成骨细胞增殖中的作用及其可能的分子机制。方法 对成骨细胞MC3T3-E1加载1.2 Pa FSS,时间分别为0、15、30、45、60、75、90 min。使用miR-199a-3p模拟物或miR-199a-3p抑制物转染MC3T3-E1细胞。使用将过表达的miR-199a-3p以及其阴性对照分别转染MC3T3-E1细胞,并以1.2 Pa FSS处理45 min。将pcDNA NC、pcDNA-CABLES-1、si RNA NC、si RNA CABLES-1转染至MC3T3-E1细胞中。分别共转染pc DNA-CABLES-1与miR-199a-3p mimic以及si RNA-CABLES-1与miR-199a-3p inhibitor。CCK-8实验检测细胞活性;RT-qPCR检测CABLES-1、 miR-199a-3p、CDK 6、Cyclin D1、PCNA表达水平;荧光素酶报告实验检测CABLES-1和miR-199a-3p的靶向关系。免疫荧光检测CABLES-1蛋白表达。...     

Txndc5介导雌激素诱导的小鼠前成骨细胞MC3T3-E1增殖加快

 目的 研究Txndc5基因在小鼠前成骨细胞增殖中的作用。 方法 用雌激素诱导小鼠前成骨细胞系MC3T3-E1,或在MC3T3-E1细胞中分别用质粒载体过表达Txndc5和用siRNA抑制Txndc5的表达后,Western blot检测Txndc5和细胞周期蛋白水平,荧光实时定量PCR检测Cyclin A的mRNA水平,MTS法和细胞计数法检测细胞增殖速度,流式细胞术检测细胞周期。 结果 雌激素诱导MC3T3-E1增殖加快时,Txndc5的蛋白水平亦上升。抑制Txndc5的表达阻止雌激素的促细胞增殖作用。过表达Txndc5使MC3T3-E1细胞增殖速度加快,S期细胞比例增加,同步化细胞进入细胞周期18h时,过表达Txndc5组Cyclin A 的表达升高,且S期细胞比例为18.69%±4.08%,而对照组仅为8.15%±3.68%。抑制Txndc5的表达则使MC3T3-E1细胞增殖速度减慢,S期细胞比例减少,Cyclin A 的表达下降。抑制Cyclin A的表达减弱Txndc5的促细胞增殖作用。结论 Txndc5通过上调Cyclin A 的表达介导雌激素的促前成骨细胞增殖作用。     

盐酸小檗碱通过PI3K/Akt信号通路促进小鼠前成骨细胞MC3T3-E1的分化

目的:研究盐酸小檗碱对小鼠前成骨细胞系MC3T3-E1分化与矿化的调控作用及其机制。方法:MC3T3-E1细胞给予不同浓度(0、1、5、10和20 mg/L)的盐酸小檗碱刺激3 d,CCK-8法检测细胞活性。不同浓度的盐酸小檗碱分别干预3 d和7 d,检测细胞碱性磷酸酶(ALP)活性。进一步将实验随机分为4组:对照组、盐酸小檗碱组、盐酸小檗碱+LY249002(PI3K/Akt通路抑制剂)组及LY249002组。干预2 d后,采用real-time PCR检测成骨细胞分化相关因子ALP、骨钙素(OCN)、骨桥蛋白(OPN)及Runt相关转录因子2(Runx2)的mRNA表达情况,采用Western blot检测PI3K/Akt信号通路相关蛋白p-Akt的表达水平。将MC3TC-E1细胞用矿化培养基诱导21 d,茜素红染色检测其矿化情况。结果:与对照组相比,不同浓度的盐酸小檗碱对细胞活性的影响没有明显差异;不同浓度的盐酸小檗碱处理MC3T3-E1细胞后ALP活性有不同程度升高。Real-time PCR结果表明,盐酸小檗碱(5 mg/L)促进ALP、OCN、OPN及Runx2的mRNA表达(P 0. 01),而LY294002能抑制这些分化相关因子的表达。Western blot检测结果表明,盐酸小檗碱(5 mg/L)促进p-Akt蛋白的表达(P 0. 01),其作用被LY249002抑制。茜素红染色发现盐酸小檗碱组矿化明显,但LY294002能抑制盐酸小檗碱的促进作用。结论:盐酸小檗碱可以促进小鼠前成骨细胞的分化与矿化,其机制可能与其激活PI3K/Akt信号通路有关。     

槲寄生多糖促进小鼠颅骨前骨细胞系MC3T3-E1的增殖及抑制凋亡的机制

目的 检测槲寄生多糖对小鼠颅骨前骨细胞（MC3T3-E1）增殖、凋亡的影响并探讨其机制。 方法 提取槲寄生多糖,分别配置成不同质量浓度（0.625 g/L,1.25 g/L,2.5 g/L,5 g/L）作用MC3T3-E1小鼠颅骨前骨细胞及对照组。流式细胞术检测细胞周期及凋亡情况,用BrdU和碱性磷酸酶（ALP）试剂盒分别检测细胞增殖及细胞外碱性磷酸酶分泌变化,通过Real-time PCR检测成骨细胞相关基因mRNA的表达水平。 结果 与对照组相比,药物处理组随槲寄生多糖浓度的上升,细胞周期S期和G₂/M的占比增多,在Annexin Ⅴ+/PI-象中的细胞百分数明显下降,细胞数量明显递增,细胞外ALP的活性呈明显递减,Runt相关转录因子2（Runtx2）、Ⅰ型胶原α1（COL1A1）链转录水平升高,且递增、递减效果都在2.5 g/L浓度之后趋于平稳。而骨钙素（OC）mRNA表达水平逐渐升高,在1.25 g/L之后平稳。 结论 槲寄生多糖能促进成骨细胞MC3T3-E1的增殖,抑制其凋亡,其机制可能与抑制碱性磷酸酶分泌以及促进骨钙素、Runt相关转录因子2、Ⅰ型胶原α1链的mRNA表达水平有关。     

Proliferation and differentiation of osteoblast-like MC3T3-E1 cells on biomimetically and electrolytically deposited calcium phosphate coatings

Biomimetic and electrolytic deposition are versatile methods to prepare calcium phosphate coatings. In this article, we compared the effects of biomimetically deposited octacalcium phosphate and carbonate apatite coatings as well as electrolytically deposited carbonate apatite coating on the proliferation and differentiation of mouse osteoblast-like MC3T3-E1 cells. It was found that MC3T3-E1 cells cultured on the biomimetically deposited carbonate apatite coating demonstrated the greatest proliferation rate and the highest differentiation potential. Cells on the biomimetically deposited octacalcium phosphate coating had lower proliferation rate before day 7, but higher after that, than those on the electrolytically deposited carbonate apatite coating. There was no difference on the expression of early differentiation markers, that is, alkaline phosphatase activity and collagen content, between biomimetically deposited octacalcium phosphate and electrolytically deposited carbonate apatite coatings. However, higher expression of late differentiation markers, that is, osteocalcin and bone sialoprotein mRNA, was found on the biomimetically deposited octacalcium phosphate coating on day 14. These results suggest that the difference in in vitro osteoblast cell performance of calcium phosphate coatings might relate to their physicochemical properties. Biomimetic carbonate apatite coating is the most favorable surface for the proliferation and differentiation of MC3T3-E1 cells.     

Influence of multilayer rhBMP-2 DNA coating on the proliferation and differentiation of MC3T3-E1 cells seeded on roughed titanium surface

For bone morphogenetic protein (BMP) gene therapy to be a viable approach for enhancing implant osseointegration clinically, requires the development of efficient nonviral delivery vectors that can coat the implant. This study evaluated a multilayer cationic liposome-DNA complex (LDc) coating as a delivery vehicle for recombinant human BMP-2 (rhBMP-2). Multilayered coatings, comprising hyaluronic acid (HA) and LDc, were fabricated onto titanium using a layer-by-layer (LBL) assembly technique. Preosteoblastic MC3T3-E1 cells were cultured on the roughened titanium surfaces coated with multilayers of HA/LDc, or on uncoated or HA/liposome only surfaces as controls. The amount of rhBMP-2 secreted by the MC3T3-E1 cells and the effect of the various surfaces on cell viability, proliferation, alkaline phosphatase (ALP) activity, osteocalcin (OC) secretion, and calcium deposition were evaluated. Messenger RNA levels of OC, ALP, Runx2, and Osx were also investigated. The results demonstrated that rhBMP-2 protein secreted into culture medium at 3 days was significantly higher than control groups. MC3T3-E1 cells cultured on the HA/LDc coating displayed significantly higher ALP activity and OC secretion at 7 days and 14 days culture, respectively. MC3T3-E1 cells cultured on HA/LDc upregulated expression of the osteoblast differentiation markers, especially on days 12 for OC and on days 6 and 12 for ALP and Osx. In conclusion, MC3T3-E1 cell cultured on the multilayer HA/LDc coating surface can secret rhBMP-2 protein and the protein levels were effective in inducing early osteogenic differentiation. ? 2012 Wiley Periodicals, Inc. J Biomed Mater Res Part A 100A: 2766-2774, 2012.