张应力诱导大鼠骨髓间充质干细胞骨向分化及其差异基因表达分析

目的探讨SD大鼠骨髓间充质干细胞（MSCs）在张应力作用下成骨向分化及其相关基因的差异表达。方法密度梯度离心法体外分离培养大鼠骨髓MSCs;应用四点弯曲加力系统对细胞施加2 000 με的机械牵张力,骨钙素免疫组化染色、碱性磷酸酶（ALP）活力测定MSCs骨向分化,cDNA芯片技术对加力前后MSCs进行mRNA检测,通过芯片杂交、生物信息处理,分析二者间基因差异表达。结果MSCs经应力加载后,其细胞生长曲线与对照组相比差别不大,但骨钙素表达水平和ALP活性显著增高,27 K Rat Genome Array芯片发现,加载前后MSCs表达差异基因共有416条（2.8%）,其中表达增强247条（61条显著增强）,表达降低169条（74条显著降低）。结论张应力可诱导MSCs骨向分化,而差异表达的基因可能在这一过程中起重要作用。     

骨形态发生蛋白6对张应力下大鼠骨髓间充质干细胞成骨分化的影响

目的:探讨骨形态发生蛋白-6(BMP-6)对张应力作用下大鼠骨髓间充质干细胞(BMMSCs)成骨向分化的影响。方法:应用四点弯曲加力系统对体外分离培养大鼠BMMSCs施加不同大小的周期单一张应力60 min,2 h后检测检测内源性BMP-6的表达量,同时检测碱性磷酸酶、骨钙素表达量和进行成骨细胞转录因子-2mRNA定量分析。然后对体外分离培养转染人BMP-6复制缺陷型病毒的大鼠BMMSCs施加4000μstrain的周期单一张应力60 min,2 h后检测成骨标志表达。结果:随着张应力的增大,BMP-6的表达逐渐增强,同时成骨能力亦增强,但2000 μstrain以后BMP-6的表达与成骨能力均下降。4000 μstrain条件下2 h后转染人BMP-6基因的大鼠BMMSCs各项成骨标志因子的检测明显强于转染空白病毒。结论:适当的张应力可促进BMP-6表达上调和BMMSCs骨向分化,上调BMP-6的表达可以恢复过大张应力所致的成骨能力下降。     

骨髓间充质干细胞成骨分化研究进展

骨髓间充质干细胞是一类具有多向分化潜能的干细胞,可作为种子细胞,修复和重建损伤或发生病变的多种组织器官,在再生医学领域中具有潜在的应用前景。在其向成骨方向的分化过程中,由多种通路、多种因子参与,其中包括细胞因子、生长因子和激素等。本文对骨髓基质干细胞的成骨分化进行了综述。     

大鼠骨髓间充质干细胞和颅骨成骨细胞在张应力下细胞骨架的改变

目的　探讨大鼠骨髓间充质干细胞(MSCs)和颅骨成骨细胞(OB)在机械张应力刺激下的反应和细胞骨架蛋白F-actin的变化。方法　体外分离培养大鼠骨髓MSCs和颅骨OB,应用四点弯曲加力系统对细胞施加2 000με 的机械张应力,加力时间分别为0 h、2 h、6 h、12 h。采用激光共聚焦显微镜观察特异性荧光染料标记的微丝蛋白 F-actin和细胞核,并用图像分析软件对细胞形态学参数进行测量。结果　MSCs和OB荧光强度减弱,F-actin纤维束稀疏,排列紊乱;胞核轮廓模糊,部分细胞可观察到凋亡小体;MSCs体积明显变小,OB体积变化不明显。定量分析表明, MSCs的细胞总面积、总荧光密度、绿色荧光(F-actin)密度均显著降低(P<0·05或P<0·01);OB的总荧光密度、绿色荧光密度和胞核红色荧光密度也显著下降(P<0·05或P<0·01)。结论　机械张应力刺激可引起MSCs和 OB细胞骨架F-actin解聚和重排,部分细胞发生凋亡;MSCs对机械力刺激的反应比OB更敏感。     

microRNA-145调控大鼠骨髓间充质干细胞成骨分化的实验研究

目的探讨microRNA-145在大鼠骨髓间充质干细胞成骨分化过程中的作用。方法取3周龄雄性大鼠胫骨骨髓间充质干细胞,分为阴性对照组与microRNA-145下调组,分别感染慢病毒,观察microRNA-145对大鼠骨髓间充质干细胞在细胞增殖、细胞周期、凋亡和成骨分化方面的影响。结果 microRNA-145下调表达组(p Lv3-(anti)miR-145)与阴性对照组(p Lv3-Negative control)相比,大鼠骨髓间充质干细胞的增殖、细胞周期和凋亡无统计学差异(P>0.05);microRNA-145下调表达组成骨相关基因Sema3A、OPG、Runx2及Osterix/SP7表达均明显高于阴性对照组,且microRNA-145下调组茜素红染色范围也大于阴性对照组。结论 microRNA-145下调表达可以促进大鼠骨髓间充质干细胞的成骨分化,但对其细胞增殖、细胞周期和凋亡无明显影响。     

BCOR基因敲除促进骨髓间充质干细胞成骨分化的研究

目的研究BCL6共抑制因子-BCOR对骨髓间充质干细胞成骨定向分化能力的影响。方法利用慢病毒载体的BCORshRNA基因敲除BCOR,进行丧失性功能研究。通过检测ALP活性、茜素红染色、钙离子定量分析、成骨分化相关基因的表达,观察骨髓间充质干细胞体外成骨分化能力。结果BCOR在牙源性间充质干细胞和骨髓间充质干细胞的表达无明显差异。基因敲除BCOR促进了骨髓间充质干细胞ALP活性、体外矿化能力及成骨分化相关基因骨涎蛋白、骨钙素的表达。结论BCOR基因表达降低能促进骨髓间充质干细胞成骨分化,证实BCOR是骨髓间充质干细胞成骨分化的抑制基因。     

骨髓间充质干细胞

骨髓是一个复合体 ,它由红细胞、白细胞、它们的前体细胞及被称为基质 (ｓｔｒｏｍａｌ)的结缔组织网架组成。来自基质的细胞 ,在形态上分别与成纤维细胞、网状细胞、脂肪细胞和内皮细胞的形态相似[1] ,这些细胞被称为骨髓基质干细胞。它们在体外能被不同的诱导因子诱导 ,分化为骨、软骨、肌肉、脂肪等[2 ] 。干细胞的主要特点是结构比较简单 ,是不具有特定机能的原始细胞 ,能以自我复制的方式增生 ,在一定的条件下能向特定的方向分化 ,产生几个亚系的前体细胞[3 ] 。骨髓基质干细胞就能分化为不同的间充质细胞 ,如成骨细胞、软骨细胞、肌肉…     

小鼠骨髓间充质干细胞成骨分化过程中Caveolin-1的表达

目的:探讨小鼠骨髓间充质干细胞( bone marrow mesenchymal stem cells,BMSCs)向成骨细胞分化过程中小窝蛋白-1(Caveolin-1)的表达变化。方法:体外培养BMSCs细胞株,分为诱导成骨组和未诱导组,在培养的不同时期(3 d、7 d、10 d、14 d),采用碱性磷酸酶(AKP)活性测定、茜素红染色对BMSCs成骨分化进行鉴定,实时聚合酶链反应(real-time polymerase chain reaction RT-PCR)、蛋白质印迹法(Western Blot)检测各组细胞Caveolin-1 mRNA、蛋白的表达情况。结果:RT-PCR结果显示同一时间点诱导组Caveolin-1 mRNA表达量高于未诱导组,诱导组Caveolin-1 mRNA表达以时间依赖性的方式不断增高;Western Blot结果显示同一时间点诱导组Caveolin-1蛋白水平高于未诱导组,诱导组Caveolin-1蛋白水平以时间依赖性的方式增高。结论:本实验从mRNA、蛋白水平证实BMSCs表达Caveolin-1的量随着成骨分化的进行不断增加。Caveolin-1可能参与调控BMSCs成骨分化过程。     

不同来源间充质干细胞成骨分化时序性过程的比较研究

目的:比较骨髓间充质干细胞(BMSCs)和脂肪间充质干细胞(ADSCs)成骨分化时序性特点及其潜能的差异. 方法:分离提取同一SD大鼠的BMSCs和ADSCs两种细胞进行培养,通过免疫荧光染色和Von Kossa染色分别观察两种细胞经成骨诱导培养后的成骨分化蛋白I型胶原(Col1α1)的分泌和矿化结节沉积. 利用实时荧光定量PCR (RT-qPCR) 方法检测两种细胞成骨分化相关基因的表达情况. 结果: 免疫荧光染色结果显示第7 d时ADSCs的Col1α1表达强度较BMSCs弱,但在14 d和21 d时两者差异并不明显.Von Kossa染色显示21 d时两者均呈现出较好的矿化能力. RT-qPCR结果显示ADSCs成骨相关基因表达水平在早中期(7、14 d)低于BMSCs(P <0.05),而在晚期(21、28 d)无显著性差异(P>0.05).结论:ADSCs在早期成骨分化水平低于BMSCs,但在晚期接近BMSCs,显示出良好的成骨分化潜能,在骨组织工程中将有广泛的应用前景.     

人骨髓间质干细胞的培养及成骨功能研究

目的　体外扩增人骨髓间质干细胞 (humanbonemarrow derivedmesonchymalstemcells,hBMMSCs) ,研究其生物学特征及体内、外成骨功能。方法　分离培养hBMMSCs,并对其形态、增殖动力学、碱性磷酸酶 (alkalinephosphatase,ALP)表达及体内、外成骨功能进行研究。结果　hBMMSCs可在体外培养扩增 ,群体倍增时间约为 3 5d。ALP检测表明 ,未经矿化诱导的hBMMSCs可表达少量ALP ,诱导后其表达量明显增高。vonkossa染色证实在矿化诱导液作用下hBMMSCs在体外可形成钙结节。体内成骨实验证实 ,1× 10 5个hBMMSCs接种到 30mm3 块状HA/TCP载体移植BALB/C裸小鼠皮下 3个月 ,可观察到层板状骨组织生成。结论　hBMMSCs是一种具有成骨潜能的前体细胞 ,经培养、扩增、诱导后 ,在体外可形成矿化结节 ,体内可在载体表面形成骨组织。     

机械刺激对体外骨髓基质干细胞骨向分化作用的研究进展

具有多向分化潜能的骨髓基质干细胞(BMSCs)为力学敏感细胞,在体外适当机械刺激作用下,其生物学特性会发生功能性改变,以达到力学刺激的最佳要求,并表现为成骨向分化。此过程涉及多条信号转导通路,但BMSCs如何将机械刺激转变为生物信号,进而指导体内骨形成和改建的确切机制仍不清楚。本文就机械刺激对体外骨髓基质干细胞骨向分化的影响及可能的作用机制等方面的研究进展作一综述。     

兔下颌骨牵张成骨过程中内源性硫化氢信号系统的表达

目的 探讨兔下颌骨牵张过程中内源性硫化氢(H2S)信号系统的表达.方法 34只雄性新西兰兔下颌骨牵张术后5天,被随机分为A组:牵张速率为1mm (2次/d,共5d);B组:牵张速率为0.5mm(2次/d,共10d).选取5个时间点抽取静脉血监测血浆H2S含量.牵张结束后4周及8周,利用CT及双能骨密度测量仪检测牵张间隙成骨效果,收集牵张间隙组织检测局部胱硫醚-γ-裂解酶(cystathionine-γ-lyase,CSE)水平.结果 H2S信号系统在整个牵张过程中有表达,而快速牵张速率条件下,全身及局部H2S信号明显减弱,同时牵张间隙成骨不良明显.牵张结束后4周及8周B组牵张间隙组织CSE相对含量和表达强度均强于A组.结论 内源性H2S信号系统在牵张过程中有一定的作用,补充外源性的H2S可能促进牵张.     

BMP-2对大鼠骨髓间充质干细胞成骨作用的影响

目的:携带骨形态发生蛋白2(bone morphogenetic protein-2,BMP-2)基因的慢病毒载体感染大鼠骨髓间充质干细胞(bone mesenchymal stem cells,BMSCs)后,观察BMP-2对BMSCs成骨作用的影响。方法:原代培养大鼠BMSCs并进行传代及鉴定,用携带BMP-2的慢病毒感染第3代BMSCs后,进行骨向诱导,通过茜素红染色观察钙沉积。观察细胞黏附能力及对成骨标志分子骨桥蛋白(OPN)、骨钙素(OCN)、胶原蛋白Ⅰ(Col-Ⅰ)及smad(drosophila mothersagainst decapentaplegic protein)表达的影响。采用SPSS11.0软件包对数据进行统计学分析。结果:①原代培养出大鼠骨髓间充质干细胞并进行鉴定;②携带BMP-2和EGFP的慢病毒感染第3代BMSCs后,免疫荧光检测和RT-PCR及WB检测感染成功;③大鼠骨髓间充质干细胞感染慢病毒后进行骨向诱导,钙沉积明显增加;④BMSCs细胞黏附能力增强;⑤OPN、OCN、Col-Ⅰ及smad表达增加。结论:BMP-2通路增强了细胞黏附及相关成骨分化因子的表达,可明显促进大鼠...     

间充质干细胞在拉力作用下的大鼠皮下成骨能力研究

目的 构建一个简易、有效的体内加力动物模型,研究大鼠骨髓间充质干细胞(rBMSC)在大鼠皮下受拉力作用下的成骨能力.方法 将成骨诱导后的rBMSC与聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)支架材料复合构建骨移植材料,再运用澳丝弯制成加力装置与该移植材料复合,实验分为细胞-材料-加力装置复合物(A组)和细胞-材料复合物(B组,对照组)2组,分别植入12只SD雄性大鼠皮下,术后4w、8w取材,分别行micro-CT扫描、苦味酸-品红染色、骨钙素免疫组化染色,采用SPSS19.0进行统计学处理.结果 micro-CT扫描可见与低密度的支架材料形成明显对比的高密度影像,且成骨量A组＞B组,2组间存在明显差异.组织学评分表明A组与B组之间的差异具有统计学意义(P＜0.05).结论 相比较不受力条件,受到拉力作用的rBMSC在体内的成骨量更多,本研究建立的大鼠皮下加力动物模型有效、可靠.     

雷奈酸锶对大鼠骨髓间充质干细胞成软骨分化的影响

目的:探讨雷奈酸锶(strontium ranelate,SrR)对大鼠骨髓间充质干细胞(bone mesenchymal stem cells,BMSCs)增殖及成软骨分化的作用.方法:体外分离培养大鼠BMSCs,以含0.25～2.0 mmol/L的SrR软骨诱导分化培养基培养,CCK-8法检测细胞增殖状态,甲苯胺蓝...     

低细胞密度状态下的人骨髓间质干细胞成骨能力研究

目的　研究低密度人骨髓间质干细胞(Humanbonemarrow -derivedmesenchymalstemcells,hMSCs)体内成骨能力及影响因素。方法　从人髂骨骨髓分离培养hMSCs。以不同细胞密度与块状和颗粒型磷酸钙陶瓷(HA/TCP)载体混合,移植于裸小鼠体内,分别观察2和3个月,组织学评价研究hMSCs异体体内成骨的最小细胞密度。按3.3×1 0 6个细胞/cm3 载体的比例混合细胞与载体(HA/TCP和鼠尾胶原包被的HA/TCP) ,体外共培养一周后移植裸鼠皮下,3个月后,组织学评价细胞载体体系体外培养和胶原包被载体对hMSCs体内成骨能力的影响。结果　只有以3.3×1 0 6个细胞/cm3 载体在体内移植3个月后可观察到在块状和颗粒HA/TCP表面有骨组织生成。用鼠尾胶原包被的颗粒HA/TCP和细胞与载体体外共培养并无明显促进骨组织生成作用。结论　保证hMSCs异体成骨的最小细胞密度为3.3×1 0 6个细胞/cm3 载体。在低密度hMSCs状态下,鼠尾胶原和细胞与载体体外共培养并不能提高hMSCs的成骨能力。     

雌激素对大鼠骨髓间充质干细胞增殖及成骨分化的影响

目的： 应用17 β-雌二醇（E₂）作用于大鼠骨髓间充质干细胞,研究不同浓度雌激素对细胞增殖、凋亡及成骨分化的影响。方法：原代培养大鼠骨髓间充质干细胞（rat bone mesenchymal stem cells,rBMSCs）,加入0、10^-9和10^-7 mol/L不同浓度E₂,CCK-8及Annexin V/PI双染法检测E₂对细胞增殖与凋亡的影响。分别于成骨诱导后第1、3、5、7、11、14和21天,采用碱性磷酸酶（alkaline phosphatase,ALP）活性测定、ALP和钙结节染色,以及实时定量PCR等方法检测不同浓度E₂对细胞成骨向分化能力的影响。采用SPSS19.0软件包对数据进行统计学分析。结果：E₂对大鼠骨髓间充质干细胞增殖与凋亡未见明显影响,并能显著提高干细胞的成骨分化能力,浓度为10^-9 mol/L时促进作用最为明显。与对照组相比,加药组细胞ALP活性升高,钙结节形成增多,成骨相关基因（RUNX2、ALP、COL I、OCN）表达显著升高。结论：17 β-雌二醇能促进大鼠骨髓间充质干细胞成骨分化,体外浓度为10^-9 mol/L时,作用最为显著。