破骨前体细胞异质性与破骨细胞分化之间的联系

破骨细胞是一种在体内主要发挥溶骨作用的细胞,其由破骨前体细胞融合形成多核巨细胞。近来,活细胞成像技术显示破骨细胞多核化过程具有异质性改变。这种异质性不仅体现在破骨细胞表面分子、蛋白表达等细胞水平上存在差异,同时在体内迁移分布也有时间、空间的差别。而干扰破骨细胞异质性改变不仅能阻止破骨细胞融合,同时也可以抑制其功能。研究破骨细胞异质性体内体外表现,有助于提升对细胞融合的生理病理学理解,同时对抗骨吸收治疗及减少副作用起到一定作用。     

诱导小鼠破骨前体细胞成熟分化的实验条件探讨

目的探讨小鼠单核细胞RAW264.7能否在RANKL诱导下向破骨细胞成熟分化。方法 RANKL作用RAW264.7细胞7天～9天,光镜、透射电镜、扫描电镜(scanning electron microscope,SEM)分别观察其细胞形态学变化,用抗酒石酸酸性磷酸酶(tartrate-resistant acid phosphatase,TRAP)染色法观察TRAP阳性的多核细胞,RT-PCR检测破骨细胞表型和功能基因表达变化情况,扫描电镜观察破骨细胞在骨片上形成骨吸收陷窝。结果光镜、透射电镜下可见细胞胞体增大,为椭圆形或不规则形,胞核5～10个,扫描电镜下可见细胞表面大量的伪足样突起;此外,RANKL能诱导RAW264.7细胞分化为TRAP染色阳性的多核破骨细胞,细胞多为超过5个核的多核巨细胞;RAW264.7细胞成熟分化后具有骨吸收功能,并且能上调Cathepsin-K、TRAP、RANK等典型破骨细胞表型和功能基因mRNA的表达。结论 RAW264.7细胞是一种较好的破骨前体细胞模型,单用50ng/ml的RANKL体外连续诱导7天以上,能明显促进它向成熟的破骨细胞分化。     

白细胞介素-21对RAW264.7细胞向破骨细胞分化的影响

目的 了解白细胞介素-21 (IL-21)诱导小鼠巨噬细胞系RAW264.7细胞向破骨细胞分化的作用,并探讨其可能的机制。方法1、以不同浓度IL-21(0,1,10,20,40 ng/ml)处理RAW264. 7细胞,培养5天后进行抗酒石酸酸性磷酸酶(TRAP)染色,Western Blot和免疫组化法检测降钙素受体（CTR)表达,采用Real time PCR法检测CTR和组织蛋白酶（Cathepsin)-K的 mRNA表达水平。2、以信号通路抑制剂AG490、LY294002和PD98059作用30min后再加人IL-21,培养5天后观察破骨细胞形成情况,以Western Blot检测IL-21作用不同时间点时信号通路分子总蛋白和磷酸化蛋白水平,探讨IL-21直接诱导破骨细胞分化的作用机制。结果1、在无RANKL作用的情况下,随着IL-21浓度增加TRAP阳性细胞数逐渐增多,20 ng/ml作用最强,40ng/ml时减弱。IL-21能够诱导破骨标志分子CTR和Cathepsin-K mRNA水平表达上调。Western Blot和免疫细胞化学证实,与阴性组比较,IL-21能促进CTR蛋白水平表达增高。2、PI3K-AKT通路抑制剂（LY294002)可以显著抑制IL-21诱导的 RAW264. 7细胞向破骨细胞分化,IL-21刺激5 ~ 15 min时p-AKT表达增强。结论 IL-21可不依赖RANKL直接诱导小鼠巨噬细胞系RAW264. 7细胞向破骨细胞分化,该作用可能由PI3K-AKT通路介导。     

高糖及TNF-α对RAW264.7细胞向破骨细胞分化的影响

【摘要】 目的 观察高糖及TNF-α的培养条件对RAW264.7细胞向破骨细胞诱导分化的影响。方法 在正常、高糖(30 mmol/L)及TNF-α(10 μmol/L)条件下培养RAW264.7细胞后,加入浓度为100 ng/mL的细胞核转录因子κB受体激活物的配体(receptor activator of NF-κB ligand, RANKL)为诱导剂,诱导RAW264.7向破骨细胞分化;诱导9天后,抗酒石酸酸性磷酸酶(TRAP)染色,比较各组TRAP+细胞数,RT-PCR及Western Blot检测各组破骨细胞标志基因CTR和MMP-9的表达。结果 不同的培养条件下RANKL均能诱导RAW264.7分化为成熟的破骨细胞,其中TNF-α环境中RAW264.7形成的TRAP+阳性细胞数、CTR和MMP-9的表达最高,而在高糖环境下最低。结论 TNF-α可以促进RAW264.7向破骨细胞分化,而高糖对这个过程可能是抑制作用,这一现象符合Ⅰ型和Ⅱ糖尿病患者骨质破坏的表现;高糖及TNF-α的培养条件下RANKL对RAW264.7的作用可模拟糖尿病足病变微环境中OC的诱导分化的过程。     

培养基对小鼠单核巨噬细胞RAW264.7诱导分化破骨细胞的影响

目的 探讨培养基对小鼠单核巨噬细胞RAW264.7向破骨细胞分化的影响。方法 实验分为3组：高糖DMEM培养基组（DMEM组）;高糖DMEM/α-MEM培养基组（DMEM/α-MEM组）;α-MEM培养基组（α-MEM组）。按常规方法采用上述3种培养基进行破骨细胞培养,培养5 d后,采用抗酒石酸酸性磷酸酶（tartrate resistant acid phosphatase, TRAP）染色观察各组破骨细胞的形成情况,并采用实时荧光定量PCR方法观察破骨细胞分化相关标志物NFATc-1、c-Fos和TRAF-6 mRNA的表达;培养11 d后采用甲苯胺蓝染色进行骨陷窝面积分析,观察破骨细胞骨吸收功能情况。结果 3组均可以观察到典型的TRAP+破骨细胞。与DMEM组相比,DMEM/α-MEM组、α-MEM组TRAP+破骨细胞数量明显增加（P<0.01）,但各组形态略有不同。在骨吸收功能上,与DMEM组和DMEM/α-MEM组相比,α-MEM组骨陷窝面积明显增加（P<0.01）。在破骨细胞分化相关调控因子表达上,与DMEM组相比,α-MEM组NFATc-1、c-Fos 和TRAF-6 mRNA表达显著增加（P<0.01,P<0.05）;DMEM/α-MEM组NFATc-1 mRNA表达显著增加（P<0.01）,c-Fos 和TRAF-6 mRNA表达有增加的趋势,但差异无统计学意义;α-MEM组与DMEM/α-MEM组比较差异无统计学意义。结论 高糖DMEM培养基、高糖DMEM/α-MEM培养基、α-MEM培养基均可用于小鼠单核巨噬细胞RAW264.7诱导分化破骨细胞的实验;从破骨细胞数量、状态及功能来看,α-MEM培养基更适合做为破骨细胞分化培养基。     

二甲双胍对破骨细胞体外分化的影响

目的 探讨二甲双胍对破骨细胞体外分化的影响及其可能机制.方法 采用RANKL诱导鼠巨噬细胞系Raw264.7细胞破骨分化模型,给予不同浓度的二甲双胍(400 μmol/L、800 μmol/L和1000μmol/L)和雷帕霉素(100 hmol/L)处理后,通过抗酒石酸酸性磷酸酶(tartrate-resistant Acid Phosphatase,TRAP)染色和破骨细胞骨架结构荧光染色观察破骨细胞数量,骨吸收培养板观察骨陷窝面积,RT-PCR技术检测破骨细胞特异性基因TRAP、组织蛋白酶K、降钙素受体和金属基质蛋白酶-9的表达,ELISA法检测肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor,TNF-α)表达水平,Western-b1ot检测c-Fos蛋白以及哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin complex l,mTORC1)信号通路下游底物S6K1 Thr389、S6 Ser235/236、4EBP1 Thr37/46的表达及磷酸化水平.结果 二甲双胍和雷帕霉素均可使RANKL诱导的破骨细胞数量减少,抑制破骨细胞特异性基因的表达、抑制TNF-α、c-Fos蛋白以及mTORC1信号通路下游底物S6K1 Thr389、S6 Ser235/236、4E-BP1 Thr37/46的磷酸化,且二甲双胍的抑制作用具有浓度依赖性.结论 二甲双胍可抑制RANKL诱导的破骨前体细胞分化,其机制可能与抑制TNF-α和c-Fos蛋白的生成,以及抑制mTORC1信号通路激活有关.

Abstract：

Objective To investigate the effects of mefformin on the differentiation of osteoclastas well as relative mechanism.Methods Raw264.7 cells from the murine macrophage cell line was used.Receptor activator of NF-κB ligand (RANKL) was used to stimulate osteoclast differentiation from Raw264.7 cells.Osteoclast differentiation was assessed by tartrate-resistant acid phosphatase (TRAP) and actin fluorescence staining and counting the TRAP-positive cells after exposure to different concentrations of mefformin (0 μmol/L,400 μmol/L,800 μmol/L and 1000 μmol/L) or rapamicin (100 nmol/L) in the presence of 50 ng/ml RANKL for 5 days.Bone-resorbing activity was evaluated by BD BioCoatTM OsteologicTM Bone Cell Culture System.The expression of osteoclast-specific genes like TRAP,capthesin K,calcitonin receptor (CTR) and matrix metalloproteinase (MMP-9) was evaluated by RT-PCR.The expression of tumor necrosis factor-α(TNF-ct) S6K1Thr389,S6 Ser235/236,4E-BP1Thr37/46 and c-Fos protein was evaluated by ELISA kit and Western blot analysis,respectively.Results Mefformin dose-dependently inhibited RANKL-stimulated osteoclasts differentiation in Raw264.7 cell culture,as manifested by decrease of TRAP-positive multinucleated cells and pit erosion area,down-regulation of TRAP,cathepsin K,CTR and MMP-9 mRNA and reduction of TNF-α and c-Fos protein expression.Further study revealed that RANKL activated mTOR complex 1(mTORC1) signaling,while mefformin impaired RANKL-stimulated mTORC1 signaling.Rapamycin,an mTORCl-specific inhibitor and immunosuppressive macrolides could also prevent RANKL-induced osteoclast differentiation and bone resorption in vitro.Conclusion Mefformin inhibits osteoclastogenesis in vitro,which may due to reduction of TNF-α and c-Fos protein expression,and mTORC1 signaling is involved in this process.     

致敏淋巴细胞对破骨细胞分化及骨吸收的影响

目的研究致敏淋巴细胞对破骨细胞分化及骨吸收功能的影响.方法从被骨水泥单体甲基丙烯酸甲酯(MMA)致敏的新西兰兔外周血中分离淋巴细胞并提取培养介质(LCM),分离培养兔颅骨成骨细胞和兔骨髓细胞,通过抗酒石酸酸性磷酸酶(TrACP)染色和骨磨片扫描电镜观察对破骨细胞进行鉴定.在成骨细胞与骨髓细胞的培养体系中,分别在无LCM,未经MMA刺激的LCM和经MMA刺激的LCM等3种情况下,进行成熟破骨细胞计数和TrACP活性检测.结果骨髓细胞能够分化成破骨细胞并且能在骨磨片上形成骨吸收陷窝,致敏淋巴细胞培养介质能够明显促进破骨细胞数量的增加和TrACP的分泌,在加入MMA刺激后,这种作用更加显著.结论致敏淋巴细胞能够促进骨髓破骨细胞的分化和骨吸收能力.     

小鼠单核巨噬细胞白血病细胞（RAW264.7）的培养及其在诱导破骨细胞中的应用

小鼠单核巨噬细胞白血病细胞(RAW264.7)是通过Abelson鼠白血病病毒诱导BALB/c小鼠产生肿瘤后得到的细胞株。RAW264.7细胞在医学研究中应用十分普遍:它是许多白血病相关研究模型的常用细胞株;在微生物学、免疫学等研究中也十分常用;同时也是小鼠源性破骨前体细胞,可通过特定细胞因子的诱导在体外获得成熟破骨细胞,因此也成为许多骨骼疾病研究的体外模型。但RAW264.7细胞形态和分化状态多变,在实际培养中较难把握,给科研工作带来了一定困难。科研工作者在RAW264.7细胞的培养方法、细胞的形态及分化状态等方面始终观点不一,对于用RAW264.7细胞在体外诱导获得破骨细胞的方法也有许多差别。本文结合文献资料及实践,探索了RAW264.7细胞的培养条件,冻存、复苏、传代方法,以及用核因子κB受体活化因子配基(receptor activator for nuclear factor-κB ligand,RANKL)诱导其成为成熟破骨细胞的技术关键;旨在总结RAW264.7细胞的培养及诱导其分化为破骨细胞的经验教训,探讨RAW264.7细胞的培养和在体外用RANKL诱导RAW264.7细胞分化为破骨细胞的方法、技巧,供广大科研工作者借鉴。     

RANKL诱导小鼠单核细胞RAW264.7分化成成熟破骨细胞

目的观察小鼠的单核／巨噬细胞RAW264．7的一般生物学特征及在RANKL诱导下形成成熟破骨细胞的特征。方法RANKI，诱导RAW264．7细胞6d后，用抗酒石酸酸性磷酸酶(TRAP)染色法观察TRAP阳性多核细胞，吖啶橙染色激光共聚焦显微镜(LCSM)观察多核细胞形态；诱导RAW264．7细胞9d后，RT、PCR检测RAW264．7细胞的破骨细胞表型和功能基因表达及其RANKL诱导后变化；诱导RAW264．7细胞12d后，钙磷覆盖的破骨细胞活性分析板观察破骨细胞的骨吸收功能。结果RAW264．7细胞TRAP染色阴性，单核或2个核，能表达破骨细胞表型和功能基因，无骨吸收功能。RANKL可诱导RAW264．7细胞形成TRAP阳性成熟的多核破骨细胞，上调CathepsinK、CAⅡ、integrinβ3等基因mRNA的表达。结论RAW264．7具有破骨细胞特征性基因表达谱，是一种较好的破骨前体细胞模型。RANKL可诱导RAW264．7细胞形成成熟破骨细胞。     

唑来膦酸抑制RAW264.7细胞系分化的最佳浓度体外实验

目的观察唑来膦酸盐对RAW264.7细胞系毒性作用的浓度范围和抑制RAW264.7分化为破骨细胞的最佳实验浓度。 方法以小鼠前破骨细胞系RAW264.7为研究对象,应用MTT法检测唑来膦酸盐对小鼠前破骨细胞系RAW264.7的毒性作用范围。使用TARP染色法观察不同浓度的唑来膦酸盐作用下破骨细胞的生成数目。 结果体外培养24 h后,酶联免疫反应吸光度结果显示,10^-3 mol/L（0.511±0.920）,10^-4 mol/L（0.615±0.577）唑来膦酸对小鼠前破骨细胞系RAW264.7增殖有毒性作用,与空白对照组（0.789±0.061）相比,差异有统计学意义（F=5.880,P<0.01）。TRAP染色破骨细胞计数结果显示：10^-5 mol/L（8.333±0.817）、10^-6 mol/L（10.400±1.817）、10^-7 mol/L（11.250±2.750）及10^-8 mol/L（11.143±1.864）唑来膦酸盐实验组破骨细胞数与空白对照组破骨细胞数（13.833±2.483）相比,差异具有统计学意义（F=27.972,P<0.05）,且呈浓度依赖性,当唑来膦酸盐浓度为10^-5 mol/L时,抑制效果最明显（P<0.01）。 结论唑来膦酸盐抑制RAW264.7细胞系分化为破骨细胞的最佳体外实验浓度为10^-5 mol/L。     

The generation of osteoclasts from RAW 264.7 precursors in defined,serum-free conditions

Osteoclasts are the unique cell type capable of resorbing bone. The discovery of the TNF-ligand family member, RANKL, has allowed more reliable study of these important cells. The mouse monocytic cell line, RAW 264.7, has been shown to readily differentiate into osteoclasts upon exposure to recombinant RANKL. Unlike primary osteoclast precursors, there is no requirement for the addition of macrophage colony stimulating factor (M-CSF). However, to date, their differentiation has always been studied in the context of added foetal calf serum (FCS). FCS is a complex and largely undefined mixture of growth factors and matrix proteins, and varies between batches. For this reason, osteoclastogenesis would ideally be studied in the context of a defined, serum-free medium. RAW 264.7 cells were cultured in serum-replete α-MEM or serum-deprived medium (SDM) shown previously to support the growth of human osteoclasts in a co-culture with normal osteoblasts. In SDM, in the presence of recombinant RANKL, RAW 264.7 cells readily differentiated into tartrate resistant acid phosphatase (TRAP) positive multinucleated osteoclast-like cells, a process that was enhanced with the addition of 1α,25-dihydroxyvitamin D₃ (1,25D). While the osteoclasts grown in SDM were smaller in size compared with those derived in serum-replete media, their resorptive capacity was significantly increased as indicated by a twofold increase in average resorption pit size. In conclusion, we describe a defined model for studying osteoclast differentiation and activity in the absence of serum, which will be ideal for studying the role of agonistic and antagonistic molecules in this process.     

A comparison of the effects of inhibitors of carbonic anhydrase on osteoclastic bone resorption and purified carbonic anhydrase isozyme II

Summary We have assessed the effects of five sulfonamides with widely varying inhibitory activity for carbonic anhydrase (CA) in the bone slice assay using disaggregated rat osteoclasts (OCs), and in the Maren assay where the catalytic activity of purified CA isozyme II (CA II) was measured. There was an excellent correlation between the relative potencies of the compounds in the two assays: ethoxzolamide (ETH)>acetazolamide (AZ)>M&B 21659>M&B 9811>M&B 7973. In the bone slice assay, ETH and AZ were found to be the most potent inhibitors of OC bone resorption, with IC₅₀ values of 0.09 and 0.8 μM, respectively (from plan surface area of bone resorbed). These results support previous observations showing that OCs use CA II to generate protons during bone resorption and that CA II activity is essential for OCs to be able to resorb bone.     

不同浓度葡萄糖对大鼠骨髓破骨细胞分化的影响

目的观察不同浓度葡萄糖对大鼠骨髓破骨细胞（Osteoclasts OC）分化的影响，探讨糖尿病骨质疏松的发病机制。方法用M—CSF、RANKL诱导大鼠骨髓单个核细胞分化为OC，同时给予不同浓度的葡萄糖（0、5．5、15、25mmol／L）干预，通过观察抗酒石酸酸性磷酸酶（TRAP）染色阳性OC数、TRAP活性测定、OC膜表面RANK mRNA表达量来分析葡萄糖对破骨细胞分化的影响。结果①高浓度葡萄糖组（25mmol/L）培养7d时TRAP染色阳性OC数及TRAP活性测定均高于对照（0mmol／L）组、葡萄糖5．5mmol／L组（P〈0．01）；与对照组比较高浓度葡萄糖组培养3d时TRAP染色阳性OC数明显增多（P〈0．01）。②葡萄糖呈浓度依赖性上调OC膜表面RANK mRNA的表达，其中高浓度葡萄糖组培养的各时间点与其他3组比较差异有统计学意义（P〈0．01，P〈0．05）。结论①高浓度葡萄糖可促进破骨细胞的分化，其促进作用始于诱导分化的早期。②骨髓微环境中高浓度葡萄糖可引起OC分化增多，可能是糖尿病骨质疏松的发病机制之一。     

铁调素对小鼠单核细胞RAW264.7膜铁转运蛋白1（FPN1）表达的影响

目的：观察铁调素对小鼠单核细胞RAW264．7膜铁转运蛋白1（ FPN1）的表达,探讨铁调素对RAW264．7细胞作用的可能通路和机制。方法将不同浓度的铁调素加入含有核因子κB受体活化因子配体（ RANKL）的RAW264．7细胞培养基,24 h后用免疫荧光和Western－blot方法测定FPN1的表达,共聚焦显微镜（ CLSM ）测定细胞内铁离子的浓度。结果 RAW264．7细胞膜上存在FPN1受体的阳性表达;在本实验铁调素浓度干预范围内,FPN1的表达随着铁调素浓度的增加呈浓度依赖性降低（P＜0．05）,同时细胞内铁离子的含量随着铁调素浓度的增加呈浓度依赖性增加（P＜0．05）。结论小鼠单核细胞RAW264．7是铁调素作用的靶细胞,铁调素可通过降解其细胞膜上的FPN1增加细胞内的铁离子。