低频微动后转化生长因子β_1与胰岛素样生长因子在新骨组织中的表达研究

目的研究转化生长因子β1(transforminggrowthfactorβ1,TGF-β1)与胰岛素样生长因子(insulin-likegrowthfactor,IGF-)在低频微动引起骨折间接愈合过程中的表达与意义。方法山东雌性高腿绵羊15只,行双侧胫骨中段横形截骨,形成2mm骨缺损,用带有微动装置的单边外固定支架固定。术后10d,随机选择一侧肢体为微动组,以频率1Hz,幅度0.25mm(30min/d)微动,4周结束;另一侧后肢不微动,为对照组。术后3、4和6周分别处死5只动物,应用免疫组织化学与RT-PCR检测骨痂组织中TGF-β1与IGF-的表达。结果免疫组织化学:术后3周,微动组TGF-β1在骨痂边缘的新生软骨细胞各区均有阳性表达,以增殖区最为显著;IGF-主要表达于软骨内骨化带边缘的成骨细胞,钙化并转化为新骨的软骨细胞与骨细胞中。对照组的相应区域,TGF-β1有少量表达,IGF-几乎无表达。4周,微动组新骨组织逐渐成熟,TGF-β1表达强度减弱,阳性信号主要位于细胞外基质与骨化带周围成骨细胞中;IGF-的表达趋于高峰,主要集中在新骨表面的成骨细胞、趋于成熟的骨细胞及趋于钙化的类骨质。对照组TGF-β1与IGF-仅有少量表达。6周,微动组TGF-β1的表达显著衰退,IGF-仍有适量表达,主要在新生骨小梁骨细胞中。对照组TGF-β1与IGF-仅有微量表达。微动组术后3、4周TGF-β1,3、4、6周IGF-吸光度(A)值与对照组相比,差异有统计学意义(P<0.05)。RT-PCR电泳示:术后3、4周,微动组骨痂中TGF-β1与IGF-的mRNA有较高的表达量;对照组骨痂中TGF-β1、IGF-的mRNA有轻度表达。术后6周,微动组TGF-β1、IGF-的mRNA表达量显著降低,但仍略高于对照组。微动组术后3、4周TGF-β1,3、4、6周IGF-A值与对照组相比,差异有统计学意义(P<0.05)。结论低频微动在骨折愈合早期,可以促进TGF-β1与IGF-的表达。它们协同调节软骨内骨化的进程;后期主要由IGF-调节骨细胞的分化与类骨质的矿化,其可能更多的参与调节微动各个时期的细胞生物行为。     

生长激素对破骨细胞骨吸收的刺激作用部分由胰岛素样生长因子-1介导的体外研究

生长激素(GH)被认为是控制骨骼纵向生长的主要介素之一,它对成骨细胞合成细胞外基质的作用机制已经明了。近期体内研究揭示,注射GH后骨形成与骨吸收的生化指标均有升高。并有报道,GH只有在有基质细胞存在时才能在体外刺激骨吸收。由此假设,由基质细胞介导的GH的骨吸收作用可能通过增加胰岛素样生长因子(IGF)-1的合成及活性而完成,然而对IGF-1在骨吸收方面的作用尚有争议。本实验采用兔全骨细胞培养模型来研究GH和IGF-1对耐酒石酸盐酸性磷酸酶(TRAP)阳性多核细胞的生成及其骨吸收活性方面的作用,并应用抗IGF-1中和血清对IGF-1在由GH所刺激的骨吸收中的作用做研究。兔全骨细胞由新生兔的长骨经粉碎、洗涤、沉淀和离心后取得,加入培养剂后种植在孔板上,在适宜的环境下培养4天。实验细胞模型分别建立在sperm鲸牙本质片和盖玻片上,前者供观察研究骨吸     

从GH/IGF-1轴与PI3K/Akt通路探讨老年骨质疏松症的发病机制

GH/IGF-1轴与PI3K/Akt通路对成骨细胞（OB)的分化增殖都有重大影响,但PI3K/Akt通路与OB的作用机制尚不明确。随着年龄的增长,生长激素逐渐缺乏,成骨细胞数量大量减少,引起骨重建过程中的骨吸收速度超过骨形成速度,从而导致了老年性骨质疏松症。GH/IGF-1轴在老年性骨质疏松症中有重要的代谢功能,是调节OB功能的关键因子。GH直接或间接通过IGF-1调节骨量,促进OB的分化和增殖。同时,IGF-1增加OB数目和活性以增加骨形成,影响长骨生长、骨骼发育和骨量增加;抑制破骨细胞（OC)分化以减少骨吸收;成年阶段维持骨量。PI3K/Akt通路与骨代谢关系密切,调节着OB的分化增殖,对于具体作用靶向点有待于进一步研究,本文将通过对GH/IGF-1轴与OB的关系、GH/IGF-1轴与PI3K/Akt通路的关系以及PI3K/Akt通路与OB的关系的阐述,从GH/IGF-1轴与PI3K/Akt通路探讨老年骨质疏松症的发病机制。PI3K/Akt通 路通过GH和IGF-1等生长因子与其受体结合而激活,三者都与OB密切相关,但GH/IGF-1轴是否通过PI3K/Akt通路作用于 OB并对OP的发生发展产生重大影响有待于深人研究。     

破骨细胞对IGF-1诱导成骨细胞骨同化的促进作用

目的 探讨破骨细胞(osteoclast, OC)存在时IGF-1对成骨细胞(osteoblast, OB)活性的影响。方法 体外培养MC3T3小鼠成骨细胞及RANKL诱导分化成熟的破骨细胞。以10ng/ mL的rhIGF-1直接干预单独或与破骨细胞共育的成骨细胞, 并设空白对照组,培养12h,检测成骨细胞的增殖、凋亡及碱性磷酸酶活性;培养8d后Von kossa钙化染色法观察矿化结节的形成。结果 成骨细胞、破骨细胞共培养时,rhIGF-1作用12h能够明显促进成骨细胞增殖(P<0.05),抑制成骨细胞的凋亡(P<0.05),使细胞内ALP活性升高(P<0.05),8d时钙化结节的个数及面积百分比升高(P<0.05);与单独培养的成骨细胞组有显著性差异。结论 破骨细胞可明显促进IGF-1所诱导的成骨细胞骨同化作用。     

肠道菌群、IGF-1与骨代谢联系机制的研究进展

近年来,肠道菌群与骨质疏松症等骨代谢相关疾病的关系逐渐成为研究热点。肠道菌群可以介导多种信号途径,影响成骨细胞和破骨细胞的相对活性,从而改善骨骼健康。这些途径包括OPG/RANKL/RANK、Wnt/β-catenin和IGF-1/IGF-1R。通过补充益生菌或移植肠道菌群来增加骨量,减少骨量丢失,正成为预防骨质疏松症或缓解儿童营养不良所致生长缺陷的可行性方案。这作为一种内源性宿主调节的"自然"疗法,既安全有效,又易于接受。本文综述了肠道菌群、胰岛素样生长因子1(insulin-like growth factor-1,IGF-1)和骨代谢三者间的相互联系,并在动物模型实验中,总结肠道菌群及其代谢产物短链脂肪酸(short-chain fatty acids,SCFAs)诱导IGF-1产生来调控骨代谢,促进生长发育的具体作用机制,为上述治疗方式提供一定的理论依据。     

破骨细胞参与时IGF-1对成骨细胞的促同化作用

目的探讨IGF-1对成骨细胞(osteoblast,OB)的促同化作用是否需要破骨细胞(Osteoclast,OC)的协同。方法体外培养MC3T3小鼠成骨细胞及RAW264.7小鼠单核巨噬细胞,RAW264.7细胞经核因子κB受体活化因子配基(Receptor activator of nuclear factor kappa-B ligand,RANKL)诱导分化为破骨细胞。以50 ng/ml重组人胰岛素样生长因子-1(rhIGF-1)分别干预成骨细胞及分化成熟的破骨细胞,Wstern blotting验证IGF-1受体的活化。以0、10、50、100 ng/ml的rhIGF-1分别干预成骨细胞、破骨细胞及共培养的成、破骨细胞。12 h后终止培养,收集破骨细胞经IGF-1干预后的条件培养基(OC conditioned medium after IGF-1 treatment,OCCM)对另一组新接种的成骨细胞干预12 h。ELISA检测3组成骨细胞培基中骨钙素(bone Gla protein,BGP)、RANKL的含量,Real-time PCR检测成骨细胞中Bgp基因的表达。结果 RANKL诱导培养8 d后RAW264.7细胞形成TRAP阳性,成熟的多核破骨细胞;Wstern blotting检测表明rhIGF-1可有效得使成、破骨细胞中的IGF-1受体发生磷酸化;ELISA与Real-time PCR测定结果显示,IGF-1直接干预OB时,Bgp基因表达水平和培养基中BGP及RANKL蛋白的含量均与无干预的对照组无明显区别;而OCCM干预及共培养的OB组,当IGF-1初始干预浓度为10 ng/ml时BGP、RANKL含量及Bgp基因的表达水平显著提高,共培养组与OCCM培养组间无明显区别。结论 IGF-1对OB的促同化作用依赖于OC的参与,两种细胞间的联系可能是通过可溶性的细胞因子来完成。     

细胞因子与绝经后骨质疏松症关系的研究进展

雌激素、免疫细胞因子和骨组织的代谢三者之间具有密切而又复杂的联系。雌激素除了可直接与成骨细胞和破骨细胞上的雌激素受体结合产生生物学效应外,另一方面还可以影响骨细胞和成纤维细胞等对某些细胞因子的表达,如激活OPG/RANK/RANKL系统、增加TGF-β、IGF-1等的分泌;减少IL-1、IL-6、TNF-α等抑制性细胞因子的表达等。各种细胞因子之间相互作用、联系,组成复杂的调控网络,与细胞外基质一起形成骨组织发育所特需的骨微环境,它们作用于成骨细胞和破骨细胞,介导骨细胞的分化及成熟,参与正常的骨组织的代谢。因此绝经后由于雌激素的丢失,使细胞因子的表达发生改变,其在骨组织的代谢及代谢性骨病的发病中起到重要作用。     

破骨细胞介导炎症性骨丢失的研究进展

破骨细胞起源于骨髓的多潜能干细胞,破骨细胞的数量和功能决定了关节破坏与骨丢失的严重程度,而炎症本身并不介导关节破坏和骨丢失。炎症性关节的滑膜成纤维细胞产生大量的炎症因子,如肿瘤坏死因子-α(TNF-α)和白介素-1(IL-1)。这些炎症因子不仅诱发炎症反应,而且通过促进核因子κB受体激活子配体,间接或直接增加破骨细胞的生成,并促进其功能,从而将炎症反应与局部骨丢失及损坏联系在一起。本文综述了近年来关于TNF-α、IL-1及破骨细胞靶疗法在破骨细胞介导的炎症性骨丢失过程中的研究进展。TNF-α通过促进外周血破骨细胞前体细胞的分化直接影响关节局部成熟破骨细胞的最终数目,而IL-1主要通过延长成骨细胞的寿命及调控破骨细胞骨架的重组来增加其骨吸收能力。抑制破骨细胞生长及功能的破骨细胞靶疗法在治疗炎症性骨丢失和关节损伤等方面日益得到重视。     

miR-223通过IGF-1R及NFIA调控乳腺癌细胞及破骨细胞功能的研究

目的探索miR-223在乳腺癌骨转移微环境中调控乳腺癌细胞、破骨细胞的功能及其机制。 方法采用micro-CT检测野生型及miR-223基因敲除小鼠股骨骨小梁骨体积分数、骨密度等相关数据,并对股骨组织病理切片染色,观察miR-223缺失对破骨活动影响。利用RANKL诱导RAW 264.7细胞分化为破骨细胞的体外模型,研究miR-223在其中的作用及机制。通过MDA-MB-231细胞实验研究miR-223对乳腺癌细胞增殖、凋亡功能的调控作用及机制。 结果miR-223基因敲除小鼠股骨破骨活动明显活跃;miR-223过表达可以通过NFIA基因抑制RNAKL诱导的破骨细胞分化成熟,还可通过抑制IGF-1R及PI3K/Akt信号通路,抑制乳腺癌细胞增殖并促进其凋亡。 结论miR-223是骨转移微环境中抑制乳腺癌骨转移发生发展的保护性因子,可通过抑制破骨细胞分化成熟、破骨活动、乳腺癌细胞增殖及促进乳腺癌细胞凋亡来调节乳腺癌骨转移微环境。     

短链脂肪酸通过免疫机制和内分泌环境影响骨代谢的机制进展

肠道菌群对维持人体健康起重要作用。短链脂肪酸(short-chain fatty acid, SCFAs)是肠道微生物群分解膳食纤维所形成的主要代谢产物,可以影响成骨细胞和破骨细胞的增殖和分化。近年来研究发现,SCFAs不仅可以通过影响免疫细胞,例如T细胞、B细胞调控骨代谢,还可以通过影响激素,例如胰岛素样生长因子-1(insulin-like growth factor-1,IGF-1)、胰高血糖素样肽-1(glucagon-like peptide-1,GLP-1)的分泌来发挥调控骨代谢的作用。笔者介绍了SCFAs通过免疫机制、内分泌环境影响骨代谢的作用机制,为骨质疏松的机制研究提供新的思路。     

左旋多巴干预激素性股骨头坏死中骨细胞凋亡的实验研究

目的 探讨左旋多巴对激素性股骨头坏死中骨细胞凋亡的影响.方法 健康成年中国大耳白兔44只,随机分为三组.模型组,15只,经耳缘静脉注射10 μg/kg脂多糖,24 h后于右侧臀肌注射20mg/kg甲基泼尼松龙,共3次,每次间隔24 h.治疗组,15只,与模型组相同方法建模,注射完成后当日开始口服左旋多巴,剂量0.4 g·kg~(-1)·d~(-1).对照组,14只,于相同时间点注射等量生理盐水.制模后6、8周,各组分别处死7只,处死前行双髋关节X线摄片及MR检查,处死后取双侧股骨头标本,行HE染色并用TUNEL法测定细胞凋亡,观察组织病理学改变并进行细胞凋亡分析.制模后8周,采血测定3组兔子血清中胰岛素样生长因子-1(insulin-like growth factor-1,IGF-1)水平.结果 模型组X线片显示股骨头骨密度不均匀,可见有囊性变或硬化骨;HE染色显示骨小梁变细、稀疏、连续性中断,骨髓组织脂肪变性,空骨陷窝明显增多;TUNEL检测显示骨小梁内存在大量凋亡骨细胞.而治疗组X线片显示股骨头接近正常,骨密度均匀增高;组织病理学显示骨小梁连续性完整,制模后6、8周的空骨陷窝率分别为13.33‰±3.06‰及25.97‰±6.29‰,低于模型组的21.44‰±4.77‰及33.86‰±8.38%(P<0.01);骨细胞凋亡指数分别为74.93‰±14.32‰及120.67‰±13.13‰,低于模型组的102.56‰±18.96‰及202.02‰±18.99‰(P<0.01);制模后8周治疗组动物血清IGF-1含量为(14.78±2.37)ng/ml,高于模型组的(10.12±2.49)ng/ml(P<0.01);统计学分析显示模型组骨细胞凋亡指数与空骨陷窝率呈明显正相关(r=0.74,P<0.01).结论 左旋多巴可以减少激素诱导的骨细胞凋亡,减少股骨头坏死的发生.而左旋多巴通过体内代谢促进IGF-1的合成及释放可能是其预防及治疗激素性股骨头坏死的生物学途径之一.     

甲状旁腺激素联合降钙素对大鼠骨质疏松性骨折骨生长因子的影响

目的探讨甲状旁腺素联合降钙素对大鼠骨质疏松性骨折骨相关生长因子及骨折愈合的影响。方法75只雌性SD大鼠随机分为:假手术组、去势组、甲状旁腺素组、降钙素组、联合用药组,15只/组,首先构建去卵巢大鼠骨质疏松性骨折动物模型。观察并评估骨折愈合,测定骨痂BMD和BMC,检测血清BMP-2、VEGF、TGF-β、IGF-1水平和骨痂蛋白表达,观察骨痂形态结构变化。结果去势组较假手术组骨折愈合评分、骨痂BMD和BMC、血清BMP-2、VEGF、TGF-β、IGF-1水平和骨痂蛋白表达均显著降低(P均<0.05),而联合用药组较去势组上述指标均显著升高(P均<0.05)。去势组骨痂骨小梁明显减少,生长稀疏,排列紊乱,大量间充质干细胞及纤维软骨细胞,成骨细胞及微血管少见;联合用药组骨痂大量骨小梁,生长旺盛,互相交错网状,排列致密有序,可见较多成熟的骨细胞及成骨细胞。结论甲状旁腺素联合降钙素通过介导提高相关骨生长因子表达,提高骨质疏松性骨折骨密度和矿物含量,改善骨组织形态学,加快骨折愈合。     

2型糖尿病患者骨密度与胰岛素样生长因子-1、白介素-1β的相关性研究

目的探讨2型糖尿病(T2DM)患者骨密度(BMD)与胰岛素样生长因子-1(IGF-1)、白介素-1β(IL-1β)水平的关系。方法选择2型糖尿病患者测定骨密度,并根据骨密度选取骨量正常组、骨量减少组、骨质疏松组各20例,另选取20例健康体检正常且骨量正常者作为对照组,测定IGF-1、IL-1β。结果(1)T2DM骨量减少组、骨质疏松组的IGF-1浓度低于T2DM骨量正常组及正常对照组(P0.005)(2)T2DM骨质疏松组的IL-1β浓度高于T2DM骨量正常组及正常对照组(P0.005),高于T2DM骨量减少组(P0.05)。结论2型糖尿病患者随着骨密度的下降,IGF-1逐渐减少,IL-1β逐渐增加,二者可能影响2型糖尿病患者骨密度的变化。     

胰岛素样生长因子与血液透析患者骨质疏松症关系的研究

目的：探讨血胰岛素样生长因子-1（IGF-1）与血液透析患者骨密度的关系及其在骨质疏松症诊断中的作用。方法：45例骨量异常（骨量减少或骨质疏松）血液透析患者分别检测透析前血IGF-1、Ⅰ型前胶原氨基端前肽（PINP）、Ⅰ型胶原C末端肽（CTX）等生化指标,统计所有患者的骨密度值。15例骨量正常血液透析患者作为对照组。结果：透析患者骨量异常组血IGF-1水平显著低于骨量正常对照组（P〈0.001）,而且早在骨量减少阶段就已显示出差异性（P〈0.05）,血PINP、CTX显著高于骨量正常对照组（P〈0.001）。血清IGF-1水平与患者髋部的骨密度正相关（P〈0.001）,与PINP、CTX负相关（P〈0.001）,但与腰椎骨密度值无相关性。结论：IGF-1做为新型骨代谢生化标志物,其水平在血液透析患者中与骨密度变化相平行,对透析患者骨量变化的监测和骨质疏松症的早期诊断具有重要的临床价值。     

破骨细胞活性及其调节因子的研究进展

正骨质疏松症是一类非特异性的全身骨代谢障碍性疾病,病理特点是骨量减少、骨再生不足、骨脆性增加~([1]),大大增加了骨折的风险~([2])。骨的形成和维持就是成骨细胞和破骨细胞不断塑形和修复的过程,二者的不平衡可导致骨量的丢失~([3-4])。破骨细胞来源于造血干细胞,是一种和单核细胞、巨噬细胞相关的细胞,与骨细胞、成骨细胞相互作用进行正常的骨转换~([5-6])。破骨细胞前体细胞向成熟破骨细胞分化取决于核因子受体活化因子配体(RANKL)的存在,     

成骨细胞吞噬金黄色葡萄球菌在骨感染中的作用

骨的重建是骨组织在成骨与破骨间一个连续、协调的平衡过程.成骨细胞与破骨细胞参与此过程,破骨细胞主要通过酸化作用和释放溶酶体酶使骨吸收;成骨细胞则具有两个主要功能,一是合成细胞外基质成分(主要是Ⅰ型胶原)参与骨形成,二是产生细胞因子调控破骨细胞的形成或活性[1-4].     

骨细胞对破骨细胞形成和功能的影响

破骨细胞的骨吸收作用和成骨细胞骨形成作用的交替进行维持了骨量的平衡。破骨细胞可以选择性吸收损伤部位的骨质,其激活和定位机制目前还未阐明。近年来的研究认为骨细胞是感知骨环境的基本单位,而且骨细胞还可以将所感知的信号传递给其它骨细胞,骨衬细胞,成骨细胞及破骨细胞等。对骨细胞和破骨细胞的研究中发现骨细胞可能在破骨细胞的激活和定位中起到了重要的作用,但是具体机制还有待研究。     

骨细胞Wnt/β-Catenin通过Notch信号促进BMSCs成骨分化

目的探讨骨细胞Wnt信号通路对骨髓间充质干细胞(BMSCs)成骨分化的作用及其分子机制。方法采用条件性基因敲出Cre/loxp技术制备特异性激活骨细胞Wnt/β-Catenin信号通路的小鼠;体外分离其和野生对照组小鼠的骨细胞,并分别与野生型小鼠骨髓间充质干细胞共培养;碱性磷酸酶(ALP)染色及活性定量、茜素红(Alizarin red)染色检测共培养早期成骨分化和晚期钙盐沉积;Real-Time PCR检测骨细胞Notch信号配体Jag1、Jag2、Dll1、Dll4及共培养后成骨分化特异标志物Runx2、ALP、Osteocalcin的mRNA表达水平。随后于共培养中加入Notch信号通路化学抑制剂DAPT(对照组加DMSO),再次行碱性磷酸酶(ALP)染色及活性定量和Real-Time PCR检测成骨分化特异标志物表达水平。结果 Wnt/β-Catenin激活的骨细胞其自身Jag1、Jag2、Dll4 mRNA表达较对照组骨细胞明显升高(P0.05),与BMSCs共培养后成骨转录因子Runx2,成骨分化特异标志物ALP、Osteocalcin mRNA的表达较野生型明显升高(P0.05),钙盐沉积增加。加入DAPT后,骨细胞Wnt激活组成骨转录因子Runx2、ALP、Osteocalcin mRNA的表达明显下降(P0.05)。结论骨细胞调控骨的代谢,激活其Wnt/β-Catenin信号通路将通过上调Notch信号而促进BMSCs的成骨分化。     

调节破骨细胞功能的相关信号分子的研究进展

破骨细胞(osteoclast,OC)蚀骨能力是骨骼发育和骨骼重塑的重要细胞功能。大多数病理性骨病,如骨质疏松症,反映出破骨细胞数量、活性和骨吸收能力增加。由于破骨细胞数量和活性的增加会导致骨结构受损和骨量降低,这是骨质疏松症等骨疾病的共同特征,因此抑制破骨细胞分化是预防和/或治疗骨疾病及相关骨折的治疗策略之一。阐明破骨细胞诱导骨吸收的分子机制以及调节破骨细胞活性的信号分子,将为通过抑制骨吸收改善病理性骨疾病的药物开发提供参考。本文就破骨细胞的分化、活性和吸收功能信号分子的近期研究进展作一综述。     

肋骨内外侧骨细胞密度的比较

目的比较不同应力类型对骨皮质骨细胞密度大小的影响。方法选取成年猎犬10只,处死后取左侧第九肋骨标本垂直切片,观察并测量肋骨内外侧骨皮质中骨单位面积、哈佛氏管面积、骨细胞数量,进行统计学比较。结果肋骨外侧骨单位面积小于内侧,哈佛氏管面积差异没有意义。而肋骨外侧骨细胞密度大于内侧。结论皮质骨骨单位面积大小及骨细胞密度可能与应力类型有关。应力类型的不同可能通过作为力学感受器的骨细胞的调节骨转换率的作用最终实现骨细胞密度的不同。