Hedgehog/Gli1通路在雷奈酸锶促进骨髓间充质干细胞成骨分化过程中的作用

目的:探讨Hedgehog/Gli1信号通路在雷奈酸锶(strontium ranelate,Sr)促进骨髓间充质干细胞(BMSCs)向成骨细胞分化中的作用。方法:体外分离培养大鼠BMSCs,诱导其成骨分化,根据实验目的加入不同浓度的Sr、Hedgehog受体拮抗剂cyclopamine(Cy)及Gli1小干扰RNA(Gli1-siRNA)。用Western blotting法检测Gli1及Runx2的表达,酶标法检测碱性磷酸酶(ALP)活性,茜素红染色法检测钙结节水平。结果:应用不同浓度的Sr(0.1~5 mmol/L)处理BMSCs细胞7 d后,细胞内Gli1蛋白表达增高,Sr的浓度为3 mmol/L时,Gli1表达达到高峰;使用Cy与Sr共处理BMSCs 7 d,能拮抗Sr对Gli1蛋白表达的上调作用;应用Gli1-siRNA转染细胞后,能下调Gli1蛋白的表达,并抑制Sr对Gli1下游Runx2蛋白表达的上调作用,还可拮抗Sr对ALP活性及钙化结节形成的促进作用。结论:Hedgehog/Gli1通路参与了Sr促进骨髓间充质干细胞向成骨分化的过程。     

雷奈酸锶通过TGF-β1/Smad通路促进骨髓间充质干细胞向成骨细胞分化

 [摘 要] 目的:研究转化生长因子β1（TGF-β1）/Smad通路在雷奈酸锶（strontium ranelate,Sr）促进大鼠骨髓间充质干细胞（BMSCs）向成骨细胞分化中的作用。方法: 在大鼠BMSCs向成骨细胞的诱导分化过程中,用Sr处理细胞,用Western blotting法检测磷酸化Smad2（phosphorylated Smad2,p-Smad2）和Runx2的表达。用TGF-β1特异性阻断剂SB431542或Smad2小干扰RNA（Smad2-siRNA）预处理BMSCs后加入Sr,再观察p-Smad2和Runx2表达的改变。应用试剂盒检测碱性磷酸酶（alkaline phosphatase,ALP）活性及钙结节水平。结果: 在大鼠BMSCs向成骨细胞的诱导分化过程中,Sr可增加p-Smad2和Runx2的表达,Sr 浓度为1 mmol/L、作用1 h时,p-Smad2表达最多;Sr 浓度为1 mmol/L、作用5 d时,Runx2表达最多;用SB431542或Smad2-siRNA预处理BMSCs后再加入Sr,不仅可以抑制p-Smad2和Runx2的表达,且ALP活性与钙结节数量也受到明显的抑制。结论: Sr可通过TGF-β1/Smad通路促进大鼠BMSCs向成骨细胞分化。     

雷奈酸锶通过上调骨形态发生蛋白2的表达促进骨髓间充质干细胞分化为成骨细胞

目的: 探讨雷奈酸锶(strontium ranelate,Sr)是否可以通过上调骨形态发生蛋白 2(bone morphogenetic protein 2,BMP-2)的表达而促进大鼠骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells,BMSCs)分化为成骨细胞。方法: 对大鼠BMSCs进行分离、纯化、培养及向成骨细胞的定向诱导分化,并在诱导培养时,根据实验目的加入不同浓度Sr以及BMP-2的拮抗剂noggin。用酶标法检测成骨细胞分化和功能成熟的早期标志物——碱性磷酸酶(alkaline phosphatase,ALP)活性的变化,用茜素红染色检测细胞钙化水平,用Western blotting法检测BMP-2蛋白的表达水平。结果: 应用0.1~7 mmol/L Sr处理细胞7 d均可使细胞ALP活性显著增加,其中浓度为3 mmol/L时效果最显著;应用3 mmol/L Sr处理细胞21 d可使细胞钙化结节明显增多;应用0.1~7 mmol/L Sr处理细胞7 d后细胞内BMP-2蛋白水平明显增高;在Sr处理BMSCs前,应用BMP-2拮抗剂noggin预处理细胞2 h不仅抑制Sr对BMP-2表达的上调作用,还拮抗Sr对ALP活性及钙化结节形成的促进作用。结论: 上调BMP-2的表达可能是Sr促进大鼠BMSCs分化为成骨细胞的作用机制之一。     

萝卜硫素促进骨髓间充质干细胞向成骨细胞分化的分子机制研究

目的 探讨萝卜硫素（Sul）促进骨髓间充质干细胞（BMSCs）向成骨细胞分化的分子机制。方法 将BMSCs分为对照组（不做任何处理）、诱导组（诱导成骨分化）、诱导+Sul组（诱导成骨分化并加入40μmol/L Sul）;分别向BMSCs转染腺病毒-shRNAMock、-shRNA-TET1、-shRNA-TET2、-shRNA-TET3,作为shRNA-Mock组、shRNA-TET1组、shRNA-TET2组、shRNA-TET3组;BMSCs于含成骨分化诱导培养液及添加40μmol/L Sul的细胞培养液中培养,然后转染腺病毒-shRNA-TET1、-shRNA-TET2、-shRNA-TET3、-shRNA-Mock,作为诱导+Sul+shRNA-TET1组、诱导+Sul+shRNA-TET2组、诱导+Sul+shRNA-TET3组、诱导+Sul+shRNA-Mock组。qPCR法和Western blot法测定BMSCs向成骨细胞分化后Runx2 mRNA和蛋白的表达水平。染色质免疫共沉淀（ChIP）实验测定BMSCs向成骨细胞分化后,与Histone H3结合的Runx2启动...     

梓醇调控Hedgehog信号通路促进BMSCs向成骨分化的实验研究

目的观察梓醇对骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells,BMSCs)向成骨细胞分化的影响,并从Hedgehog信号角度探讨其可能的作用机制。方法体外分离培养BMSCs,并通过流式细胞仪对细胞加以鉴定。pNPP法筛选梓醇最佳促BMSCs骨向分化的浓度,以最佳梓醇浓度干预BMSCs的成骨性分化。后续实验分4组:对照组、梓醇组、经典组和联合组(梓醇组+经典组)。酶标法检测碱性磷酸酶(ALP)活性,茜素红染色法检测矿化结节数目,QPCR法检测Shh mRNA、Ihh m RNA水平,Western blot法检测Ptch1、Smo及Gli1蛋白的表达。结果梓醇促BMSCs骨向分化的最佳浓度为1×10-4mol/L;与对照组比较,梓醇组的ALP活性显著增强,矿化结节数目显著升高,Shh mRNA水平显著上升,Ptch1、Smo及Gli1蛋白表达均显著升高(P0.05);与经典组比较,梓醇组的ALP活性、矿化结节数目、Shh m RNA水平、Ptch1、Smo和Gli1蛋白表达均低于经典组(P0.05);各组中Ihh mRNA水平无明显变化。结论梓醇能够促进BMSC向成骨分化,可能与上调Hedgehog信号传导通路相关分子有关。     

TGF-β1 在雷奈酸锶促进大鼠骨髓间充质干细胞向成骨细胞分化中的作用

目的: 探讨转化生长因子β₁(TGF-β₁)在雷奈酸锶(Sr)促进大鼠骨髓间充质干细胞(rBMSCs)向成骨细胞分化 中的作用。方法: 应用试剂盒测定碱性磷酸酶(ALP)活性及钙结节数量;Western blotting法测定TGF-β₁的表达水平。结果: 应用0.1、1、3、5、及7 mmol/L Sr分别处理rBMSCs 7 d,均能明显增加ALP活性,其中3 mmol/L Sr增加ALP活性的作用最大(P<0.01)。3 mmol/L Sr作用rBMSCs 21 d可明显增加钙结节数量。应用0.1~5 mmol/L Sr分别处理rBMSCs 7 d,可显著地上调TGF-β₁的表达,其中浓度为1 mmol/L时,TGF-β₁表达达到高峰。1~7 d,1 mmol/L Sr呈时间依赖性地促进TGF-β₁表达。1 mmol/L Sr处理rBMSCs前2 h,给予TGF-β₁抑制剂SB431542预处理,不仅可明显地抑制Sr对TGF-β₁表达的上调作用,而且显著地减弱Sr对ALP活性及钙结节形成的促进作用。结论: Sr可通过上调TGF-β₁表达促进rBMSCs向成骨细胞分化。     

下调骨细胞TGF-β/Smad4信号可抑制小鼠BMSCs成骨及破骨分化

目的检测骨细胞TGF-β/Smad4信号通路对骨髓间充质干细胞(BMSCs)成骨和破骨分化的作用,并初步探讨其相关机制。方法用条件性基因敲减Cre/loxp技术特异性敲减骨细胞Smad4,获得下调骨细胞TGF-β/Smad4信号通路的小鼠;体外分离骨细胞并与野生型小鼠骨髓间充质细胞(BMSCs)共培养;碱性磷酸酶(ALP)染色、茜素红(alizarin red)染色检测早期成骨分化和晚期钙盐沉积,酸性磷酸酶(TRAP)染色检测破骨细胞;real-time PCR检测成骨分化特异标志物Runx2、Osterix(OSX)、ALP、osteocalcin和破骨分化特异标志物RANKL和OPG的mRNA表达水平。Western blot检测成骨分化特异标志物Runx2和osteocalcin和破骨分化特异标志物RANK蛋白表达水平。结果下调骨细胞TGF-β/Smad4信号能够抑制BMSCs成骨转录因子Runx2、Osterix(P0.01)、成骨分化特异标志物ALP和osteocalcin(P0.01)以及破骨分化特异标志物RANK(P0.01)的表达;增加破骨分化抑制物OPG的表达(P0.05);而RANKL的表达无明显变化;最终下调了RANKL/OPG的比值(P0.05)。结论终末分化的骨细胞调控骨的代谢,下调其TGF-β/Smad4信号可抑制BMSCs成骨和破骨细胞的分化。     

Runx2重组慢病毒感染骨髓间充质干细胞并促进其成骨分化的研究

目的　利用重组Runx2基因的慢病毒感染大鼠骨髓间充质干细胞（BMSCs）,使其Runx2基因的表达水平提高,观察BMSCs成骨相关基因的表达情况,研究Runx2基因促进BMSCs的成骨分化情况。 方法　PCR扩增Runx2基因,并连接到慢病毒表达载体质粒Pez-lv201,与包装质粒共转染293T细胞进行包装,测得慢病毒液滴度。取4周龄SD大鼠胫骨,分离、培养BMSCs,流式细胞仪鉴定。将Runx2重组慢病毒感染BMSCs。显微镜下观察细胞形态变化;RT-PCR分析BMSCs成骨基因的表达情况。 结果　Runx2基因重组慢病毒表达载体质粒酶切和测序鉴定正确。测得慢病毒液滴度为1.6×109 TU/ml。流式细胞仪检测表面抗原CD90和CD105,表达率为99.8%、99.3%。重组慢病毒感染后实验组细胞形态呈成骨样细胞改变;对照组未见明显变化。实验组Runx2、OCN、osteonectin、ALP、BMP-2、OPN基因的表达水平随时间推移而增高;对照组上述基因均无明显表达。 结论　利用Runx2重组慢病毒感染BMSCs,使其高表达Runx2基因,可以使OCN、osteonectin、ALP、BMP-2、OPN基因表达增强,说明Runx2基因可以促进BMSCs向成骨方向分化。     

Klotho对大鼠骨髓间充质干细胞增殖和分化的影响

目的 探讨延缓衰老基因Klotho对骨髓间充质干细胞（BMSCs）增殖和分化的影响。 方法 体外条件下培养大鼠骨髓间充质干细胞,构建分泌型Klotho(sKL)过表达的BMSCs。Western blotting检测细胞及培养基中sKL的表达;MTT法检测细胞增殖能力;Western blotting检测衰老标志物P53、P21蛋白的表达。利用成骨诱导液定向诱导BMSCs向成骨细胞分化,应用碱性磷酸酶(ALP)染色鉴定成骨效果;利用成脂诱导液定向诱导BMSCs向脂肪细胞分化,应用油红O染色鉴定成脂效果。 结果 Western blotting结果显示,sKL组细胞和培养基中sKL蛋白表达显著上调（P<0.05）,P53、P21表达显著下调（P<0.05）;MTT结果显示,各组细胞吸光度值（A值）差别无显著性（P>0.05）,sKL组成骨及成脂能力明显强于对照组（P<0.05）。 结论 sKL增强了大鼠BMSCs的延缓衰老能力,对BMSCs的成骨分化和成脂分化产生一定的促进作用,而对BMSCs的增殖无显著影响。     

Runx2通过抑制细胞巨自噬以诱导C2C12细胞向成骨细胞分化

 目的：探讨细胞巨自噬与Runx2诱导C2C12细胞成骨分化的关系。方法： 在强力霉素(doxycycline, Dox)诱导Runx2表达的细胞系C2C12/Runx2Dox中进行研究。Dox (10 mg/L) 处理0 d、1 d、3 d及6 d后,real-time qPCR检测LC3b、Beclin-1、p62和LAMP-2表达情况,Western blotting分析LC3-I/LC3-II比值。设置不同的3-甲基腺嘌呤(3-methyladenine, 3-MA)或雷帕霉素(rapamycin, Rap)浓度,Dox处理14 d后分析碱性磷酸酶(alkaline phosphatase,ALP)活性。用3-MA (5 mmol/L)或Rap (10 μmol/L)与Dox共同处理1 d、3 d及6 d后检测ALP及骨钙素 (osteocalcin,OC)表达情况。结果： (1) C2C12细胞向成骨分化时,LC3b 与Beclin-1显著下调,p62与LAMP-2无明显变化;(2) LC3-I向LC3-II转换的过程被抑制;(3) 3-MA (5 mmol/L)可增强ALP 活性,而Rap(10 μmol/L)则抑制其活性;(4) 3-MA可上调ALP及OC表达,Rap则下调二者表达。结论： Runx2通过下调LC3和Beclin-1、抑制LC3-I向LC3-II转换的方式阻碍自噬体形成,以诱导C2C12细胞分化为成骨细胞。     

不同浓度的骨碎补总黄酮对大鼠骨髓间充质干细胞向成骨细胞分化的影响

目的:通过在体外条件下对大鼠骨髓间充质干细胞(BMSCs)实施干预诱导,探寻骨碎补总黄酮对BMSCs的成骨诱导分化能力及不同浓度下可能存在的剂量效应关系。方法:应用全骨髓贴壁培养法对BMSCs进行分离、纯化,并通过流式细胞术对BMSCs进行鉴定,再通过设立含不同浓度骨碎补总黄酮条件培养基,分组对BMSCs进行干预,观察各组7d和14d碱性磷酸酶(ALP)的表达,同时通过ALP染色和矿化结节染色进行定性分析。结果:用全骨髓贴壁法成功分离获得了均一稳定的BMSCs,各浓度骨碎补总黄酮作用BMSCs7d和14d后,诱导不同程度的ALP表达,经10-5g/L骨碎补总黄酮诱导,ALP染色及矿化结节染色均阳性。结论:低浓度骨碎补总黄酮能促进BMSCs向成骨细胞分化,其ALP生成量随着骨碎补总黄酮浓度的降低大致呈增加趋势。     

microRNA-25-3p suppresses osteogenic differentiation of BMSCs in patients with osteoporosis by targeting ITGB3

This study was conducted to investigate the impact of the microRNA (miR)-25–3p/ITGB3 axis on the osteogenic differentiation of bone marrow mesenchymal stem cells (BMSCs) from patients with osteoporosis (OP). BMSCs isolated from the bone marrow of healthy controls and OP patients were identified by flow cytometry, in which ITGB3 mRNA and miR-25–3p expression was detected by RT-qPCR and ITGB3, Runx2, OPN, ALP, and OSX protein expression by western blot. The binding between ITGB3 and miR-25–3p was assessed by dual-luciferase reporter gene and Ago2-RIP assays. BMSC osteogenic differentiation was observed by alizarin red staining and ALP activity. The differentiation of BMSCs to adipocytes and chondrocytes was measured by oil red O staining and alcian blue staining, respectively. BMSCs were successfully isolated from the bone marrow of healthy controls (normal-BMSCs) and OP patients (OP-BMSCs). ITGB3, Runx2, OPN, ALP, and OSX expression was poorer and miR-25–3p expression was higher in OP-BMSCs than in normal-BMSCs. Mechanistically, ITGB3 was negatively targeted by miR-25–3p. After osteogenic, adipogenic, and chondrogenic differentiation of BMSCs were successfully induced, adipogenic differentiation increased and osteogenic and chondrogenic differentiation decreased in OP-BMSCs compared with normal-BMSCs. Overexpression of ITGB3 facilitated mineralized nodule formation and elevated ALP activity and Runx2, OPN, and ALP expression in OP-BMSCs. miR-25–3p upregulation diminished mineralized nodule formation, ALP activity, and Runx2, OPN, and ALP expression in OP-BMSCs and normal-BMSCs, which was annulled by additional ITGB3 overexpression. miR-25–3p targets ITGB3, thereby suppressing osteogenic differentiation of BMSCs from OP patients.     

体外诱导人肾间质成纤维细胞成骨分化

 目的: 观察在体外培养条件下,使用成骨诱导培养液或不同浓度钙离子诱导人肾间质成纤维细胞发生成骨分化的效果,初步探讨肾脏Randall斑形成可能的细胞机制。方法: 体外培养人肾间质成纤维细胞,实验分为5组:成骨诱导组(加成骨诱导液)、CaⅠ组(加0.5 mmol/L Ca²⁺液)、CaⅡ组(加1.5 mmol/L Ca²⁺液)、Ca Ⅲ 组(加2.5 mmol/L Ca²⁺液)和对照组(加PBS)。各组细胞分别培养至第1、3、6、9天时,采用MTT法检测细胞活力;诱导至第9天时,用细胞钙茜素红染色液和钙钴法磷酸酶染色液对各组细胞进行染色,观察钙结节形成和碱性磷酸酶的表达情况。另外,分别采用real-time PCR和Western blot检测各组细胞不同时间点Runt相关转录因子2(Runx2)的 mRNA和蛋白表达水平。 结果: 在1.5 mmol/L 和2.5 mmol/L Ca²⁺浓度条件下细胞的活力明显受抑制。细胞染色结果证实成骨诱导液组和钙离子组均可以见到典型的红色钙结节和黑色块状的硫化钴沉淀物。成骨诱导组细胞Runx2的mRNA和蛋白相对表达量(0~9 d)逐渐升高(P<0.05);诱导至第9天时,3个钙离子组细胞Runx2的mRNA和蛋白表达呈浓度依赖性升高(P<0.05)。结论: 在体外培养环境下,人肾成纤维细胞可以在成骨诱导培养液的刺激作用下发生成骨分化;另外,在高钙离子环境,人肾成纤维细胞也发生了类似的成骨分化。肾乳头组织中的成纤维细胞在高钙离子等因素的作用下发生成骨分化,这可能是肾脏Randall斑形成的细胞学基础。     

辛伐他汀对BMSCs成骨分化过程中TGF-β1/ smad信号通路的影响

目的　探讨辛伐他汀（simvastatin,SIM）是否可以通过调节TGF-β1/Smad通路从而促进大鼠骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells , BMSCs)分化为成骨样细胞。　方法　复苏、培养大鼠BMSCs并诱导其向成骨样细胞分化。实验组加入不同浓度的SIM（10-8 mol/L、10-7 mol/L、10-6 mol/L）,对照组不给予药物干预。加入成骨诱导液,7d后运用碱性磷酸酶染色法观察细胞成骨能力,21d后用茜素红染色检测细胞钙化水平,Westernblot法检测TGF-β1、Smad2、Smad3蛋白的表达水平。 结果　应用10-8 mol/L～10-6 mol/L SIM处理细胞7d均可使细胞ALP活性显著增加,其中浓度为10-7 mol/L时效果最显著;应用10-8 mol/L～10-6mol/L SIM处理细胞21d后可使细胞钙化结节明显增多;应用10-8 mol/L～10-6 mol/L SIM处理细胞7d后细胞内TGF-β1、Smad2、Smad3蛋白水平明显增高。 结论　辛伐他汀可促进大鼠BMSCs分化为成骨细胞,其作用机制可能与上调TGF-β1/Smad信号通路中相关基因的表达水平有关。