骨髓间充质干细胞成骨分化相关通路的研究进展

骨髓间充质干细胞（BMSCs）是一种多能成体干细胞,是组织工程重要的种子细胞来源之一。BMSCs是成骨细胞的起源,体外条件下,BMSCs可以诱导分化为成骨细胞等多种细胞,这一过程受到多条信号通路的调控,其中比较重要的有骨形成蛋白（BMPs）／Smad通路、丝裂原激活蛋白激酶通路、Wnt通路和钙离子通路等。这些信号通路对BMSCs成骨分化具有重要的调节作用,最终维持了骨代谢平衡。BMSCs成骨分化对骨重建具有重要的影响,研究BMSCs成骨分化相关通路可以揭示其分子调控机制,为相关疾病的治疗提供新的靶点。     

Wnt信号在成骨分化中的调节机制

Wnt信号通路分为经典通路与非经典通路,Wnt信号经典通路其在成骨细胞的分化、增殖与合成骨基质方面起到关键的作用。近来发现非经典信号通路在骨形成也占有一个重要的角色,通过抑制骨髓基质干细胞成脂分化而增加成骨分化。此外,Wnt信号抑制因子也参与成骨分化的调节。     

基础到临床：miRNA调控Wnt信号通路影响骨质疏松症的现状

骨质疏松症(OP)是由于骨量减少及骨微观结构破坏引起的一类全球常见的代谢性骨病。微小RNA(miRNA)是一类不编码蛋白质的内源性小RNA分子，可以通过多种机制影响其他基因的表达。Wnt信号通路是一条在生物进化中高度保守的通路，影响着干细胞更新、细胞的增殖与分化等。miRNA可通过调控Wnt信号通路进一步调节整个成骨细胞谱系的定向分化，在OP发病及治疗过程中起关键作用。文章详细分析miRNA通过Wnt信号通路对OP的调节机制，深入了解miRNA在OP中的作用，针对其临床转化运用作出展望，以求进一步探索miRNA通过调控Wnt信号通路治疗OP的可行性。文章主要就多种miRNA通过Wnt信号通路对OP的影响的分子机制进行综述。     

重组人 BMP-2 诱导 C3H10T1/2 间质干细胞定向成骨分化早期基因表达谱分析简

目的 研究间质干细胞早期定向成骨分化基因表达谱,为研究基因对早期成骨定向分化调控机制提供实验基础.方法 分别提取重组人骨形成蛋白2（rhBMP-2）诱导组和对照组C3H10T1/2细胞总RNA,进行扩增标记后,与ArraySTAR小鼠基因芯片杂交,应用生物信息学软件GeneSpring和GATHER对基因芯片数据进行分析.应用STRING在线软件对差异表达基因构建蛋白互作网络并进行网络分析.结果 C3H10T1/2早期成骨分化中,主要富集发育、器官形成等分子功能本体以及细胞因子-细胞因子受体作用信号通路.成骨分化1d和4d均上调表达基因42个,下调表达基因45个.网络分析研究表明：Egfr、Cxcl 12等信号分子参与调控rhBMP-2诱导成骨分化.结论 筛选的差异表达基因和信号分子对早期成骨分化调控具有重要作用,为进一步全面解析早期成骨定向分化提供实验基础.     

转录因子Sp7/Osterix的研究进展

成骨细胞分化和骨形成是涉及多种信号蛋白和转录因子的复杂过程,Osterix作为成骨细胞特异性转录因子,在该过程中发挥着至关重要的作用。近年来,对细胞模型中Osterix相关分子机制的探索和构建动物模型研究其功能,均取得了许多新进展。通过深入研究Osterix表达与调控,寻找更多新靶点,对临床精准治疗骨相关疾病具有重要意义。同时,Osterix在骨组织工程方面的作用亦不容小觑,明确Osterix的各种上下游因子和信号通路,可推动骨组织修复工程技术革命性的发展。鉴于Osterix基因在骨形成中的关键作用,进一步探索其分子结构、功能、表达调控及其相关疾病显得尤为重要,本文就其相关研究进展作一综述。     

芳香烃受体(Ahr)蛋白介导类风湿关节炎(RA)骨破坏机制研究的实验设计

【立论依据】 近年发现,芳香烃受体蛋白(Aryl hydrocarbon receptor, Ahr)与RA骨破坏密切相关,可能成为RA的潜在治疗靶点。 【设计思路】 Wnt信号通路是成骨分化成熟的必需信号,干扰Wnt信号通路可显著抑制成骨。我们的前期实验结果显示升高的Ahr抑制了成骨细胞的分化发育和功能。为此,我们推测Ahr的内源性配体可能会拮抗Wnt蛋白与受体的结合;或Ahr作为胞内蛋白可能会促进β-catenin磷酸化降解;以及Ahr入核后可能直接或通过抑制Wnt信号通路而间接抑制成骨的靶基因转录,最终导致RA骨破坏。 【实验内容】 本实验将通过测定关节炎小鼠Ahr活化后成骨细胞分化成熟中各期标志性分子表达量的变化,明确Ahr活化对关节炎小鼠成骨细胞分化、发育和功能的抑制作用;通过测定Ahr活化后各期成骨细胞相关转录因子表达量的变化,明确Ahr活化对关节炎小鼠各期成骨细胞转录因子的抑制作用;通过测定Ahr活化后各期成骨细胞Wnt信号通路相关分子表达量的变化,探讨Ahr抑制Wnt信号通路分子降低成骨的机制;最后通过体内实验评估Ahr对关节炎骨破坏的影响。 【材料】 胶原诱导关节炎小鼠,分离的小鼠骨髓间充质干细胞,Ahr激动剂(TCDD)和抑制剂(DIM),real-time PCR、蛋白质印迹、免疫化学染色、流式细胞术、MTT、CHIP等实验方法中需要的各种试剂及设备。 【可行性】 相关文献显示Ahr激动剂可抑制成骨细胞分化发育,拮抗Ahr可改善关节炎症状,这为深入研究提供了理论依据;我们的前期结果显示RA模型鼠关节成骨细胞高表达Ahr;Ahr表达量与骨密度负相关,原代培养关节炎小鼠成骨细胞的成熟度下降,这为本实验设计提供了数据支持。 【创新性】 本实验的设计理念是依据目前对Ahr与自身免疫病的研究进展及RA骨破坏病理改变机制的最新认识,即Ahr与RA骨破坏密切相关;本实验设计的科研假说是通过文献汇总提出的,具有一定原始创新性,即Ahr直接或干扰Wnt信号通路促进骨破坏;本实验设计如能获得预期结果,可能为RA骨破坏新机制的揭示提供实验数据,也可为同时抑制炎症和骨破坏的RA防治理念提供新靶标。     

骨形态发生蛋白信号传导系统与成骨细胞分化

骨形态发生蛋白(bone morphogenetic prote in,BMP)属于转化生长因子-β(transform ing growth factor-,βTGF-β)超家族,能够促进骨的形成。而骨形成的关键是骨髓基质干细胞向成骨细胞分化。BMP及其下游的级联蛋白组成的信号传导系统通过影响相关转录因子,如:Cbfa1,Osx,D lx5/     

MicroRNAs在干细胞的表达及其成骨分化中作用

微小RNA(miRNA)是一类内源性、长约22nt的非编码单链RNA分子,通过与靶mRNA特异性的结合导致靶mRNA降解或抑制其翻译,对基因进行转录后调控。本文就microRNA在干细胞中的表达特点及其作用、microRNA在干细胞向成骨定向分化扮演的角色以及microRNA成骨细胞增殖分化过程中的调控机制等方面的进展予以综述。     

sFRPs在发育中的调节作用

器官的发育是一个极为复杂的过程，在此过程中，蕴含着复杂的信号调控机制。Wnt信号通路是公认的在胚胎发育过程中对图式形成和分化起指导作用的一种重要的信号系统。哺乳动物中的Wnt基因家族与果蝇的Wingless（Wg）基因是同源的，由许多形形色色的信号分子组成，这些信号分子与多种类型的细胞和组织的图式形成，增殖和分化是密切相关的。分泌性Frizzled相关蛋白（secreted Fizzled-related proteins，sFRPs）是Wnt信号通路的拮抗物，通过对Wnt信号通路的调控来间接调控细胞生长，器官的发育。     

Sdccag3通过Wnt通路对高脂血症大鼠种植体骨结合的影响

目的 探讨Sdccag3在高脂环境中通过Wnt信号通路影响骨髓间充质干细胞(BMSCs)成脂成骨分化以及高脂血症大鼠种植体周围骨结合的能力。 方法 构建高脂血症大鼠模型以及高脂环境培养BMSCs并进行成骨诱导,慢病毒载体过表达/沉默结肠癌抗原3(Sdccag3)的表达,采用RT-PCR、Western blotting、Micro-CT以及硬组织切片HE染色、油红O染色、免疫荧光染色等方法检测高脂环境中Sdccag3对大鼠骨代谢以及BMSCs分化平衡的影响。 结果 高脂成骨诱导BMSCs后过表达Sdccag3,下调成脂分化指标脂肪酸结合蛋白4(FABP4)、过氧化物酶体增殖剂激活受体γ(PPAR-γ),并上调Wnt信号通路标志基因低密度脂蛋白受体相关蛋白 5(LRP5)、LRP6、β-catenin及Wnt5a、Wnt5b,上调成骨分化指标碱性磷酸酶(ALP)、 Runt相关的转录因子2(Runx2);在高脂血症大鼠种植体周围骨组织中,过表达Sdccag3可上调Wnt信号通路标志基因并抑制周围脂形成,沉默LRP5会下调Sdccag3、成骨分化指标,上调成脂分化指标,与沉默Sdccag3表达一致。 结论 高脂血症促进种植体周围脂肪形成并抑制Sdccag3表达;过表达Sdccag3抑制BMSCs成脂分化并降低高脂血症大鼠种植体周围的成脂,促进成骨,促进Wnt信号通路标志基因表达。     

过表达牙本质涎磷蛋白的骨髓间充质干细胞部分牙向和骨向分化基因的表达

目的观察小鼠骨髓间充质干细胞(BM-MSC)过表达牙本质涎磷蛋白(DSPP)后的形态学改变,并研究其部分牙向及骨向分化基因的表达情况。方法体外培养小鼠BM-MSC,通过腺病毒介导的方式将DSPP基因转染小鼠BM-MSC,通过标记基因GFP检测转染效率,观察转染后细胞的形态学改变,RT-PCR方法检测过表达DSPP的BM-MSC有无成牙和成骨基因的mRNA表达。结果成功获得小鼠BM-MSC,经腺病毒介导的DSPP基因转染BM-MSC的转染效率可达42.7%,转染后的细胞出现分化,似成牙本质样细胞。转染后细胞表达DSPP、DMP1、Msx1/2、Pax9、Lhx6/7、Sox9、Cbfα1、Osx、Col等多种牙向和骨向发育分化基因。结论过表达DSPP的BM-MSC出现细胞分化,并可表达多种牙向及骨向发育分化的基因。     

Wnt信号通路在骨髓间充质干细胞神经分化中的综述

背景：骨髓间充质干细胞（BMSCs）具有多分化潜能,在特定的体内外环境下,具有向多种类型细胞分化的能力,可以分化为骨、软骨、神经、肌腱、脂肪、心脏、肝脏、上皮等多种细胞[1,2]。近年研究BMSCs可以跨胚层向神经细胞分化,在脊髓损伤修复等再生医学领域具有广阔应用前景。目前对Wnt信号在BMSCs神经分化中的调控机制少有研究。探讨BMSCs神经分化的Wnt信号调控机制,为细胞靶向治疗脊髓损伤等神经系统疾病提供理论依据。 目的：wnt信号通路在骨髓间充质干细胞增殖和神经分化中作用的综述。 方法：检索时间：中文文献：1990/2010,英文文献：1990/2010。中文检索词“骨髓间充质干细胞,神经分化,Wnt信号通路”,英文检索词“bone marrow mesenchymal stem cells,neural differentiation,Wnt signaling pathway”,检索数据库：重庆维普资讯,中国期刊网,CNKI博硕士论文数据库。检索文献类型：研究原著,基础研究,综述等。检索文献量：中文文献15篇,英文文献42篇。 结果与结论:本文概述了Wnt信号通路的组成及BMSCs在增殖和神经分化中的作用,探讨Wnt信号转导通路在BMSCs神经分化调控机制,深入了解BMSCs的本质,优化神经诱导方法,更有利于促使BMSCs沿着神经元方向分化并促进其发育为成熟的功能性神经元。这将推动BMSCs在细胞靶向治疗中的应用走上一个新台阶。     

Wnt信号通路调控间充质干细胞成骨分化的研究进展

Wnt通路作为调控细胞生长、发育和分化的重要信号途径一直是医学研究的热点。近年来的研究表明,Wnt信号通路在调控间充质干细胞（MSCs）成骨分化过程中发挥重要作用,其机制已成为骨组织工程研究的热点,也为骨质疏松症等疾病的治疗提供了新思路。该文对Wnt信号通路调控MSCs成骨分化的研究进展进行综述。     

小鼠牙乳头间充质细胞自发牙向分化及相关基因表达分析

目的观察小鼠牙乳头间充质细胞在血清培养基中的自发牙向分化,并对其特异性牙向和骨向分化的相关转录因子的基因表达进行分析。方法获取孕16.5 d(E16.5 d)胎鼠的原代牙乳头间充质细胞,分别在含血清培养基和添加白血病抑制因子(LIF)的血清培养基中传代培养,观察细胞是否出现成牙本质细胞表型分化,并检测牙向分化表型和维持未分化表型的细胞的特异性转录因子的mRNA表达情况。结果单纯血清培养基培养的牙乳头间充质细胞可在第4代后自发分化为成牙本质细胞表型;而添加106U/L LIF的含血清培养基,可使小鼠牙乳头间充质细胞的未分化表型稳定至第9代。无论细胞是否出现牙向分化,表现成牙间充质细胞特性的Msx1/Msx2、Pax9、Lhx6/Lhx7均有表达;而成牙本质细胞表型分化后尚能检测到DSPP、Sox9、Cbfα1、Osx等启动向矿化组织细胞终末分化的特异性基因表达。结论牙乳头间充质细胞的自发牙向分化模型可作为诱导其他成体间充质干细胞牙向分化时的阳性对照,其基因表达模式可为研究其他成体干细胞牙向分化后在基因水平上的变化提供佐证。     

不同成骨诱导作用下骨髓间充质干细胞的基因表达模式

目的研究骨髓间充质干细胞不同成骨分化模式的分子调控机制,为将其作为骨组织缺损基因治疗的载体细胞奠定理论基础。方法用密度梯度离心结合贴壁培养法分离纯化小鼠骨髓间充质干细胞（MSCs）,传代扩增后分别用矿化培养基（100nmol／L地塞米松、10mmol／Lβ-甘油磷酸钠和50mg／mL抗坏血酸）与重组人骨形成蛋白-2（rhBMP-2,500ng／mL）进行诱导。分别于诱导后1、2周行茜素红染色鉴定钙结节形成情况;诱导后1、2和3d时用RT-PCR检测Runx2、Osx、OCN和ColⅠ的基因表达情况。结果矿化诱导组和rhBMP-2诱导组,茜素红染色均呈阳性钙结节,但矿化诱导组细胞于1周后形成矿化结节,时间早于rhBMP-2诱导组（2周后形成矿化结节）;RT-PCR显示,在矿化诱导组,Runx2在诱导的1、2、3d均没有表达,Osx在诱导后2、3d有表达,OCN和ColⅠ在诱导的1、2、3d均有表达;在rhBMP-2诱导组．Runx2和Osx于诱导的第2d开始表达,OCN和ColⅠ在诱导的1、2、3d均表达。结论与rhBMP-2相比,矿化培养基通过更为直接的信号传导方式调控着骨髓间充质干细胞向成骨细胞分化,因此矿化培养基诱导骨髓间充质干细胞形成矿化结节的能力强于rhBMP-2。     

MSCs成骨分化中BMP2对成骨转录因子SATB2表达的调控作用

目的探索间充质干细胞（MSCs）成骨分化中骨形态发生蛋白2（BMP2）对成骨转录因子SATB2表达的调控作用。方法体外培养小鼠间充质细胞系C2C12,腺病毒介导的BMP2（Adv-BMP2）诱导其向成骨细胞分化,建立并验证C2C12细胞成骨分化细胞模型。Real-Time PCR和Western blotting分别检测C2C12细胞成骨分化过程中经不同浓度Adv-BMP2处理不同时间时SATB2 mRNA和SATB2蛋白表达;以经相应浓度Adv-β-Gal处理细胞作对照。结果经150 pfu/cell Adv-BMP2处理C2C12细胞5 d后,成骨细胞标志基因Ⅰ型胶原、骨唾液酸蛋白和骨钙素表达以及碱性磷酸酶活性均显著增加,MSCs成骨分化模型构建成功。150 pfu/cell Adv-BMP2诱导C2C12细胞成骨分化过程中,SATB2 mRNA和SATB蛋白表达随分化进程而增加;Adv-BMP2浓度为0～225 pfu/cell时,SATB2表达随Adv-BMP2浓度升高而增加。结论 BMP2可调控SATB2的表达,从而影响MSCs成骨分化。