流体剪切力通过下调p21促进 MC3T3-E1成骨细胞增殖

目的 探讨流体剪切力(fluid shear stress, FSS)对成骨细胞p21表达的影响,并明确p21在FSS诱导的成骨细胞增殖过程中的作用。方法 对成骨细胞加载不同时间(0、15、30、45、60 min)、1.2 Pa FSS。用CCK-8实验、EdU实验检测成骨细胞增殖活性。用siRNA p21或pcDNA p21转染成骨细胞,并用Western blotting检测转染效果。Western blotting检测不同干预条件下p21、cyclin D1、CDK4的表达变化。结果 加载1.2 Pa FSS后,p21表达显著下调,且加载45 min后表达水平最低。加载FSS和下调p21表达都显著增强成骨细胞增殖,并增加cyclin D1、CDK4表达。而上调p21表达后,加载FSS不再具有增强成骨细胞增殖和增加cyclin D1、CDK4表达的作用。结论 1.2 Pa FSS能够下调成骨细胞p21表达,在加载45 min时下调最为明显。p21下调对成骨细胞增殖具有促进作用,且FSS通过下调p21促进成骨细胞增殖。     

骨碎补总黄酮联合纳米骨材料促进MC3T3-E1细胞的增殖分化

文题释义： 骨碎补总黄酮：是由水龙骨科植物槲蕨的干燥根茎中提取的有效成分,骨碎补总黄酮能够促进成骨细胞增殖,抑制破骨细胞成熟分化。 Wnt/β-catenin信号通路：是一类高度保守的信号通路,广泛存在于多细胞真核生物中,是皮肤发育过程中出现最早的分子信号,调控毛囊的生长发育和毛囊干细胞的迁移分化。β-catenin作为细胞内信号传导蛋白,是Wnt信号通路激活的一种重要的上皮细胞表面黏附分子,能够进入细胞核内传递Wnt信号,进一步激活靶基因开始转录,启动细胞增殖周期。 背景：前期研究发现,骨碎补总黄酮可促进纳米骨材料表面MC3T3-E1细胞的成骨分化,其作用机制有待进一步研究。 目的：探究骨碎补总黄酮联合纳米骨材料对MC3T3-E1细胞发挥作用的机制。 方法：将MC3T3-E1细胞与纳米骨材料共培养,选取100 mg/L和250 mg/L骨碎补总黄酮进行药物干预,以10 μg/L转化生长因子β刺激为阳性对照组。分组如下：①正常组;②DKK1组：Wnt通路抑制剂DKK1      (0.1 mg/L)阻断Wnt/β-catenin信号通路;③DKK1+转化生长因子β组;④DKK1+100 mg/L骨碎补总黄酮组;⑤DKK1+250 mg/L骨碎补总黄酮组;⑥DKK1+纳米骨+转化生长因子β组;⑦DKK1+纳米骨+100 mg/L骨碎补总黄酮组;⑧DKK1+纳米骨+250 mg/L骨碎补总黄酮组。在干预24,48 h后收获细胞,免疫荧光双染法观察Wnt/β-catenin通路中Wnt与LRP结合情况,Real-time PCR和Western blot检测β-catenin、LRP5、Gsk-3β、Cyclin D1、RUNX2的表达。 结果与结论：①激光共聚焦扫描显微镜下显示DKK1+转化生长因子β组、DKK1+250 mg/L骨碎补总黄酮组、DKK1+纳米骨+转化生长因子β组、DKK1+纳米骨+250 mg/L骨碎补总黄酮组棕黄色染色较明显,表明Wnt与LRP结合较其他组更好;②Real-time PCR和Western blot结果显示,骨碎补总黄酮可促进β-catenin、LRP5、RUNX2的表达,下调GSK-3β的表达,说明骨碎补总黄酮通过激活经典Wnt/β-catenin 信号通路促进成骨细胞增殖分化,且骨碎补总黄酮诱导的基因活化呈剂量依赖性。 ORCID: 0000-0002-2031-8644(李晋玉) 中国组织工程研究杂志出版内容重点：干细胞;骨髓干细胞;造血干细胞;脂肪干细胞;肿瘤干细胞;胚胎干细胞;脐带脐血干细胞;干细胞诱导;干细胞分化;组织工程     

生理性周期性张应变通过激活AMPK磷酸化抑制血管平滑肌细胞迁移

目的 探讨细胞能量代谢的关键调节因子 AMP激活的蛋白激酶AMPK在血管平滑肌细胞（vascular smooth muscle cells, VSMCs）响应生理性周期性张应变力学刺激后对VSMCs迁移的影响。方法 采用 Flexcell-5000T体外细胞张应变加载系统,对大鼠原代培养的 VSMCs 施加10%幅度、1.25 Hz 频率的周期性张应变,模拟VSMCs在体内的生理性力学环境;以未加载周期性张应变的静态细胞为对照组,Western blotting 检测 VSMCs的 p-AMPK蛋白表达;划痕实验检测 VSMCs 迁移功能。结果 与静态组的细胞相比,生理性周期性张应变加载24 h后显著减少划痕愈合面积,提示生理性周期性张应变抑制VSMCs迁移;生理性周期性张应变加载3 h后,VSMCs的p-AMPK蛋白表达显著升高,而加载24 h后p-AMPK蛋白表达显著降低。在生理性周期性张应变加载条件下,孵育AMPK抑制剂可以在张应变加载3 h后显著降低 p-AMPK蛋白表达,而在张应变加载24 h后显著促进VSMCs迁移;在静态条件下孵育AMPK激活剂 AICAR 3 h后显著诱导p-AMPK蛋白表达,孵育24 h后显著抑制VSMCs迁移;提示p-AMPK蛋白表达参与调控VSMCs迁移。结论 生理性周期性张应变能通过激活p-AMPK蛋白表达,进而抑制VSMCs迁移,提示生理性周期性张应变调控VSMCs迁移对维持血管稳态具有重要意义。     

mTORC1 信号促进前成骨细胞MC3T3-E1 的分化成熟

目的:研究mTORC1 信号对前成骨细胞MC3T3-E1 向成骨细胞分化成熟的调控作用。方法:通过向MC3T3-E1 转染pcDNA3.1-Raptor,对mTORC1 信号相关蛋白Raptor 进行过表达。向MC3T3-E1 转染Raptor siRNA,对mTORC1 信号蛋白Raptor 进行基因沉默。通过Real-time PCR 方法测定Raptor 的基因表达,通过蛋白免疫印迹法测定Raptor 蛋白水平,并通过茜素红染色检测成骨矿化情况,以测定成骨分化程度。通过Real-time PCR 检测成骨分化指标的基因表达。结果:与对照组相比,Raptor 过表达组的Raptor mRNA 和蛋白水平明显增加;茜素红染色结果显示Raptor 过表达组染色更深,说明成骨矿化程度更高;荧光定量PCR 结果显示,Raptor 过表达组的成骨分化标记基因以及成骨转录因子的表达量均高于对照组。与对照组相比,Raptor siRNA 组的Raptor mRNA 和蛋白水平明显降低;茜素红染色结果显示Raptor siRNA 组染色更浅,说明成骨矿化程度更低;荧光定量PCR 结果显示,Raptor siRNA 组的成骨分化标记基因以及成骨转录因子的表达量均低于对照组。结论:mTORC1 信号促进前成骨细胞MC3T3-E1 向成骨细胞分化成熟。     

脂多糖激活基质金属蛋白酶表达诱导MC3T3-E1细胞的增殖

背景：基质金属蛋白酶及其抑制剂是一种含Zn+的蛋白水解酶,参与了多种组织的细胞外基质降解与组织重塑过程。 目的：观察基质金属蛋白酶在脂多糖诱导的MC3T3-E1细胞增殖中的参与作用。 方法：MC3T3-E1细胞随机分为4组：对照组、脂多糖低剂量组(1 μmol/L)、脂多糖中剂量组(10 μmol/L)和脂多糖高剂量组(100 μmol/L)。分析各组细胞的细胞增殖率,并检测基质金属蛋白酶2,3,9及基质金属蛋白酶组织抑制因子1,2的表达。 结果与结论：脂多糖处理MC3T3细胞后细胞的增殖率明显增强,且具有时间依赖性和浓度依赖性,且处理后基质金属蛋白酶及其抑制剂的表达均明显增强,差异有显著性意义。结果提示,基质金属蛋白酶表达的增强参与了脂多糖诱导的MC3T3-E1细胞增殖过程。   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     

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。     

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。     

动态轴向压应变促进丝素蛋白支架内MC3T3-E1细胞成骨分化

目的 观察动态轴向压应变对三维丝素蛋白支架内成骨细胞成骨相关基因表达的影响。方法 应用动态力学加载仪对实验组小鼠胚胎成骨细胞MC3T3-E1加载动态轴向压应变（5%应变幅度,1 Hz,30 min/d,共21 d）,对照组细胞常规静置培养,不施加力学刺激。应用定量PCR检测细胞成骨基因碱性磷酸酶（ALP）、I型胶原（COLⅠ）、骨特异性转录因子（Runx2）、成骨相关转录因子（Osx）、骨钙蛋白（OCN） mRNA表达量。结果 成骨细胞在周期性轴向压应力刺激下,Runx2、Osx及COLⅠ表达分别增加280%、68.9%和79.6%,ALP及OCN表达也分别增加10.7%和26.9%。实验组成骨相关基因mRNA表达与对照组比较,差异具有统计学意义（P<0.05）。结论 成骨细胞复合丝素蛋白生物支架材料在周期性轴向压应力刺激下,成骨基因COLⅠ、Runx2、Osx及OCN表达明显上调,可能是生理状态下压应力刺激促进骨折愈合的重要机制之一。研究结果对于以力学信号为基础的细胞疗法修复骨缺损等疾病具有重要临床价值。     

Dlx2基因过表达与前成骨细胞系MC3T3-E1成骨分化过程中的细胞凋亡和周期调控*****◆

背景：Dlx2基因在颅神经嵴细胞迁徙进入第一鳃弓过程和颅颌面骨骼发育中起重要作用,但Dlx2基因对成骨细胞分化过程中细胞凋亡和细胞周期调控的影响尚未见报道。 目的：观察Dlx2基因过表达对前成骨细胞系MC3T3-E1成骨分化过程中细胞凋亡和细胞周期调控的影响。 方法：构建反转录病毒pMSCV-puro-Dlx2并转染矿化诱导液培养下的MC3T3-E1细胞,构建稳定过表达Dlx2基因的细胞系MC3T3-E1-Dlx2。RT-PCR和Western blot验证Dlx2基因过表达细胞系的建立。Annexin V/PI双染色后流式细胞分选检测细胞凋亡,PI/RNase双染色后流式细胞分选检测细胞周期变化。 结果与结论：实验成功构建稳定过表达Dlx2基因的细胞系MC3T3-E1-Dlx2。发现Dlx2基因过表达促进细胞凋亡(P < 0.05),同时阻滞细胞周期于G1/G0期(P < 0.05),减低细胞增殖性,促进细胞分化行使功能。 关键词：成骨细胞分化;Dlx2基因;稳定过表达;细胞凋亡;细胞周期 doi:10.3969/j.issn.1673-8225.2012.10.022     

钙离子参与周期性高张应变和血小板源性微囊协同诱导的血管平滑肌细胞迁移

目的 探究周期性高张应变和血小板源性微囊(platelet-derived microvesicles,PMVs)对血管平滑肌细胞(vascular smooth muscle cells,VSMCs)迁移功能的影响,以及Ca2+在其中的作用.方法 应用FX-5000T应变加载系统对体外培养VSMCs施加5％、15％幅...     

microRNA-214-3p在周期性张应变诱导内皮祖细胞分化和增殖中的作用

目的探讨microRNA-214-3p(miR-214-3p)在周期性张应变诱导内皮祖细胞(endothelial progenitor cells, EPCs)分化和增殖中的作用。方法采用FX-5000T细胞周期性张应变加载装置对EPCs施加生理水平的周期性张应变(5%幅度、1.25 Hz频率),加载时间24 h。应用miRNAs芯片筛选周期性张应变调控下差异表达的miRNAs,并挑选miR-214-3p进行深入研究。实时荧光定量PCR方法检测EPCs内平滑肌细胞(vascular smooth muscle cells, VSMCs)相标志分子的表达,BrdU结合酶联免疫吸附ELISA法检测EPCs增殖功能。之后,使用miR-214-3p抑制剂抑制miR-214-3p的表达,检测EPC内VSMC相标志分子表达及EPCs增殖。结果周期性张应变显著抑制miR-214-3p表达,并抑制EPCs向VSMC相分化,同时显著促进EPCs增殖。在静态条件下,使用miR-214-3p抑制剂干扰miR-214-3p的表达,miR-214-3p水平下降同样会抑制EPCs向VSMC相分化,并且诱导EPCs增殖能力显著上升。结论生理水平的周期性张应变能够抑制EPCs内miR-214-3p表达,从而抑制EPCs向VSMC相分化,并且促进EPCs增殖。研究结果为血管损伤的治疗提供新的治疗靶点。     

生理性张应变通过增加核骨架蛋白Emerin表达抑制血管平滑肌细胞凋亡

目的探讨细胞核骨架蛋白Emerin及其调控的转录因子在感受张应变力学刺激影响血管平滑肌细胞(vascular smooth muscle cells,VSMCs)凋亡中的作用。方法应用FX-5000T张应变加载系统,对体外培养的VSMCs施加5%幅度、1.25 Hz频率生理性张应变,以静止组为对照;应用cleaved-caspase3 ELISA试剂盒检测VSMCs凋亡水平,Western blotting检测VSMCs细胞核骨架蛋白Emerin蛋白表达水平。静态条件下,RNA干扰抑制VSMCs的Emerin表达,Protein/DNA芯片检测345种转录因子活性;将特异性干扰Emerin后活性发生明显变化(上调或下调超过2倍)的转录因子进行IPA(Ingenurity Pathway Analysis)信息学分析,筛选与凋亡功能相关的转录因子;染色质免疫共沉淀(chromatin immunoprecipitation,CHIP)结合q PCR检测特异性干扰Emerin对其与两种转录因子motif区域结合能力的影响。结果与静止组相比,5%生理性张应变加载24 h后,VSMCs凋亡水平显著降低,提示生理性张应变对细胞具有保护作用;5%张应变作用6、12和24 h均显著增加VSMCs的Emerin表达水平。静态条件下RNA干扰抑制Emerin表达,VSMCs凋亡水平显著增加,且10种参与细胞凋亡功能调控的转录因子活性显著上调(2倍以上),包括CREB-BP1、p300、p55、MAX、NRF-1、STAT1、STAT3、TEF1、TR和BZP;CHIP-q PCR结果显示,Emerin特异性干扰可以显著降低Emerin与STAT家族的两个成员STAT1和STAT3的motif区域结合能力。结论生理性张应变可能通过增加核骨架蛋白Emerin表达而调控Emerin与STAT1、STAT3等多种凋亡相关转录因子motif区域结合,进而调控转录因子活性影响VSMCs凋亡。探讨张应变力学刺激调控VSMCs功能的力学生物学分子机制,对揭示血管生理稳态维持和血管病理重建的分子机制具有一定意义。     

Tension Force Downregulates Matrix Metalloproteinase Expression and Upregulates the Expression of Their Inhibitors through MAPK Signaling Pathways in MC3T3-E1 cells

Objective: Matrix metalloproteinases (MMPs), produced by osteoblasts, catalyze the turnover of extracellular matrix (ECM) molecules in osteoid, and the regulation of MMP activity depends on interactions between MMPs and tissue inhibitors of metalloproteinases (TIMPs). We focused on the degradation process of ECM in osteoid that was exposed to mechanical strain, and conducted an in vitro study using MC3T3-E1 osteoblastic cells to examine the effects of tension force (TF) on the expression of MMPs and TIMPs, and activation of mitogen-activated protein kinase (MAPK) pathways.Design: Cells were incubated on flexible-bottomed culture plates and stimulated with or without cyclic TF for 24 hours. The expression of MMPs and TIMPs was examined at mRNA and protein levels by real-time RT-PCR and Western blotting, respectively. The phosphorylation of extracellular signal-regulated kinase (ERK) 1/2, p38 MAPK, and stress-activated protein kinases/c-jun N-terminal kinases (SAPK/JNK) were examined by Western blotting.Results: TF decreased the expression of MMP-1, -3, -13 and phosphorylated ERK1/2. In contrast, TF increased the expression of TIMP-2, -3 and phosphorylated SAPK/JNK. The expression of MMP-2, -14, TIMP-1, -4 and phosphorylated p38 MAPK was unaffected by TF. MMP-1, -3 and -13 expression decreased in cells treated with the ERK inhibitor PD98059 compared with untreated control cells. The JNK inhibitor SP600125 inhibited the TF-induced upregulation of TIMP-2 and -3.Conclusions: The results suggest that TF suppresses the degradation process that occurs during ECM turnover in osteoid via decreased production of MMP-1, -3 and -13, and increased production of TIMP-2 and -3 through the MAPK signaling pathways in osteoblasts.     

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。     

High glucose promotes apoptosis and autophagy of MC3T3-E1 osteoblasts

IntroductionDiabetes and osteoporosis are common metabolic diseases. Abnormal high glucose can lead to the apoptosis of osteoblasts. Autophagy is a highly conserved cellular process that degrades proteins or organelles. In the present study, we comparatively analyzed the effects of high glucose and glucose fluctuation on apoptosis and autophagy of MC3T3-E1 osteoblasts.Material and methodsMC3T3-E1 cells were respectively treated with different concentrations of D-glucose: 5.5 mM for the control group, 25 mM for the high glucose group and 5.5/25 mM for the glucose fluctuation group.ResultsHigh glucose and glucose fluctuation decreased MC3T3-E1 proliferation and activated autophagy. Also, high glucose and glucose fluctuation might induce the production of reactive oxygen species, decline the mitochondrial membrane potential and trigger apoptosis. The differences in the glucose fluctuation treatment group were more significant. Moreover, N-acetylcysteine, an antioxidant reagent, dramatically eliminated the intracellular reactive oxygen species induced by high glucose and glucose fluctuation, and significantly inhibited the autophagy and apoptosis in MC3T3-E1 osteoblasts. Furthermore, treatment with chloroquine, an inhibitor of autophagy, significantly increased the apoptosis of MC3T3-E1 osteoblasts.ConclusionsHigh glucose, especially high glucose fluctuation, inhibits proliferation and promotes apoptosis and autophagy of MC3T3-E1 osteoblasts. This may occur through inducing oxidative stress and mitochondrial damage in the osteoblasts.