骨髓间充质干细胞成骨分化调控机制研究进展

骨髓间充质干细胞起源于中胚层,是一种具有多向分化潜能的细胞,其分化成骨的功能对于骨代谢具有重要作用。因此,机体对其有一套严密而精确的信号通路传导来调控其向成骨细胞分化,就目前研究情况来看,主要有Notch信号通路、Wnt信号通路、转化生长因子-β/骨形态发生蛋白(TGF-β/BMPs)信号通路、丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)信号通路、Hedgehog信号通路等。研究以上通路,对于明确干细胞分化成骨机制有着重要理论指导意义,现就以上信号通路的相关研究进行综述。     

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。     

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。     

基于信号通路网络交互研究复叶耳蕨总黄酮诱导BMSCs成骨分化的分子机制

【目的】 探究复叶耳蕨总黄酮对大鼠骨髓间充质干细胞(BMSCs)增殖、定向成骨分化的影响以及相关信号通路。 【方法】 采用差速贴壁法体外分离、纯化和培养大鼠骨髓间充质干细胞,取P3代细胞,采用MTT法检测细胞生长曲线、流式细胞术测定细胞表面标志。实验采用不同浓度的复叶耳蕨总黄酮培养基对大鼠BMSCs定向诱导分化,观察BMSCs诱导分化过程中诱导细胞的形态;测定诱导细胞碱性磷酸酶(ALP)活性和组织化学染色观察钙化结节形成能力;采用RT-PCR和ELISA法检测BMSCs诱导分化过程中的WNT和BMP通路转导体及其交汇靶点Runx2相关基因表达。 【结果】 体外培养的细胞表达BMSCs细胞表面标志;复叶耳蕨总黄酮对BMSCs增殖具有一定的抑制作用;促进BMSCs分化为成骨细胞;增强ALP活性和钙结节形成;上调WNT通路转导体β-catenin、cyclinD1和BMP通路转导体BMP2、BMP4、两条通路交互靶点Runx2以及骨桥蛋白、骨钙蛋白和Ⅰ型胶原基因表达。 【结论】 复叶耳蕨总黄酮能够上调BMP和WNT通路,促进网络靶点Runx2表达,从而促进大鼠BMSCs定向分化为成骨细胞。     

骨髓基质细胞的生物学特性及其神经分化潜能

骨髓基质细胞（bone marrow stromal cells,BMSCs）是造血诱导微环境的重要组成成分,可分泌细胞外基质和多种与造血有关的调控因子（细胞因子、粘附分子等）,发挥调控造血的作用。近年来发现MSCs具有干细胞的特征,可自我复制,高度增殖,而且具有多向分化潜能,属于多能干细胞。在特定培养条件下,MSCs可以分化为成骨细胞、软骨细胞、脂肪细胞、成纤维细胞及成肌细胞等间充质细胞,因此人们又称之为间克质干细胞（mesenchymal stem cells,MSCs）。     

Wnt信号通路与骨髓间充质干细胞神经分化

骨髓间充质干细胞(BMSCs)是造血诱导微环境的组成成分,可分泌细胞外基质和多种与造血有关的调控因子(细胞因子、黏附分子等),发挥调控造血的作用.近年来发现BMSCs具有干细胞的特征,可自我复制、增殖、有多向分化潜能, 属多能干细胞.在特定培养条件下,BMSCs可分化为成骨细胞、软骨细胞、脂肪细胞、成纤维细胞等间充质细胞.     

Notch信号通路与骨髓间充质干细胞分化的研究进展

骨髓间充质干细胞（MSCs）是来源于中胚层具有多向分化潜能和自我复制的一类干细胞,主要存在于全身结缔组织和多个器官间质中,其中在骨髓组织中含量最丰富。在不同的诱导条件下,MSCs可以分化为成骨细胞、软骨细胞、脂肪细胞以及神经细胞等多种类型的组织细胞。Notch信号通路广泛存在于动物细胞中,在调节细胞增殖、分化和凋亡中发挥重要作用,它的配体和受体都是细胞膜表面蛋白,因此Notch信号是介导细胞间通讯的一种重要方式。在MSCs多条分化途径中都有Notch通路存在。该文针对Notch信号通路在MSCs向成骨细胞、软骨细胞及神经细胞分化中的作用予以综述。     

中药诱导间充质干细胞成骨分化信号通路的研究进展

间充质干细胞（MSCs）来源于中胚层,具有自我更新、修复机体系统和多向分化潜能的细胞。近年来已筛选出许多诱导MSCs成骨分化的中药单体。该文总结了中药诱导MSCs成骨分化作用及其相关信号通路。     

骨髓间质干细胞在糖尿病性骨质疏松发病中的作用

1型或2型糖尿病人患骨质疏松症和发生骨折的风险明显增加,其机制可能是由于骨髓间质干细胞(BMSCs)的耗竭。糖尿病通过高血糖等多种因素影响成骨细胞功能和骨形成,诱导骨髓细胞中脂肪累积,减少可用于骨形成的成骨细胞的数量,其中过氧化物酶体增殖物激活受体γ在BMSCs向成骨细胞或脂肪细胞分化上起着关键的闸门作用。由于糖尿病降低骨密度主要通过影响骨形成而非骨吸收,增加成骨细胞产生和禁止BMSCs流向脂肪细胞的途径,在理论上是预防和治疗糖尿病骨质疏松症的最根本方法。     

骨质疏松研究热点:骨髓间充质干细胞分化命运

骨质疏松症是一种常见的代谢性骨病,以骨量减少、骨密度降低和骨微结构破坏为特征,容易发生脆性骨折,其发病率逐年增高.骨质疏松症发病与骨平衡的破坏有关,一方面破骨细胞活性增强、骨吸收加快,另一方面成骨细胞功能衰减、骨形成不足,最终导致净骨量丢失.成骨不足与骨髓间充质干细胞分化方向密切相关.在骨质疏松症患者中,骨髓间充质干细胞向脂肪方向分化增多,向成骨方向分化减少,其分化命运受BMP/Smad、Wnt、Notch、Hedgehog等多条信号通路调控,并涉及转录调控、转录后调控和表观遗传等多种调控机制,是目前研究的热点与焦点.未来研究可集中于寻找决定骨髓间充质干细胞分化方向的关键因子和间充质干细胞移植,为骨质疏松症的治疗提供新思路.     

骨髓基质细胞体外培养的生物学特性和成骨能力初步鉴定

OBJECTIVE: To induce the differentiation of bone marrow stromall cells (BMSCs) isolated from Beagles into osteoblasts in vitro and identify the osteogenic potential and bioactivity of the BMSCs. METHODS: Primary cultured BMSCs isolated from Beagles were subcultured in mineralization medium to induce their differentiation into osteoblasts, whose morphological characteristics and proliferation status were observed by phase-contrast microscope. The osteogenic activity of the cells was evaluated with von Kossa staining of the mineralized nodules and determination of the alkaline phosphatase activity. RESULT: BMSCs cultured in vitro showed obvious osteogenic capacity in DMEM. Von Kossa staining of the mineralized nodules and alkaline phosphatase detection of the passaged cells both yielded positive results. CONCLUSION: BMSCs cultured in vitro contain osteogenic precursor cells, and the passaged cells possess osteogenic potential.     

骨髓基质细胞体外培养的生物学特性和成骨能力初步鉴定

目的体外分离培养狗的骨髓基质细胞（BMSCs），诱导其向成骨细胞分化，初步鉴定其成骨潜能和生物学特性。方法抽取毕格犬髂骨骨髓体外分离培养获得BMSCs，DMEM、新生牛血清培养基进行原代培养，部分传代细胞以含10mmol／L地塞米松、50μg／ml抗坏血酸和10mmol／L β-甘油磷酸钠的矿化培养液诱导其向成骨细胞增殖分化。倒置相差显微镜进行细胞形态学和细胞生长增殖观察，VonKossa法染色检测体外矿化结节形成，细胞碱性磷酸酶染色检测BMSCs的成骨活性。结果体外分离培养的BMSCs经条件培养基诱导后表现出明显的成骨活性，体外矿化（骨样）结节的Von Kossa染色阳性；传代BMSCs碱性磷酸酶染色阳性。结论体外分离培养的BMSCs中含有骨源性前体细胞．传代细胞具有较强的成骨潜能。     

IGF-1对SD大鼠骨髓间充质干细胞成骨成脂方向分化的影响

目的:观察胰岛素样生长因子-1(IGF-1)作用于骨髓间充质干细胞后核心结合因子α1(CBFα1)和过氧化物酶增殖物激活受体γ2(PPARγ2)基因表达情况,探讨其对骨髓间充质干细胞成脂方向分化的影响。方法:用贴壁法筛选分离纯化SD大鼠骨髓基质干细胞并传代培养,取第4代SD大鼠骨髓间充质干细胞作为实验样本,随机分为空白对照组、低剂量IGF-1(10μg/L)组与高剂量IGF-1(20μg/L)组进行干预培养12 h,采用RT-PCR法检测各组CBFα1和PPARγ2 mRNA的表达。结果:IGF-1高剂量组及低剂量组均可以提高大鼠骨髓间充质干细胞CBFα1的mRNA以及下调PPARγ2的mRNA表达,高、低剂量组与空白对照组差异均有统计学意义(P均<0.05),但是这种剂量-效应在IGF-1干预浓度介于10~20μg/L的情况下并不明显。结论:IGF-1使骨髓间充质干细胞PPARγ2基因表达水平降低,阻碍骨髓间充质干细胞向成脂方向分化;使CBFα1基因表达水平增高,促进BMSCs成骨方向分化。IGF-1可能参与骨髓间充质干细胞成骨成脂方向分化的调节,并有利于成骨方向分化。     

LASP1下调和ferritin上调在rhBMP-2 诱导的比格犬BMSCs成骨分化中起重要作用

目的建立稳定的比格犬骨髓间充质干细胞（BMSCs）诱导成骨分化模型;鉴定参与比格犬BMSCs细胞成骨分化过调控的
蛋白质,探讨其可能的调控机制。方法分离培养比格犬BMSCs细胞,rhBMP-2诱导细胞成骨分化7 d,基于蛋白质双向凝胶电
泳的蛋白质组学分析成骨分化组与对照组差异表达的蛋白质,对感兴趣的蛋白质LASP1、ferritin 轻链和重链表达情况用
Q-PCR、Western blot 进行验证。结果成功诱导比格犬BMSCs成骨分化;蛋白质组学分析获得rhBMP-2 诱导上调的蛋白质9
个,下调的蛋白质11 个。荧光定量PCR技术和Western blot 对LASP1 和ferritin 表达情况进行了验证,发现rhBMP-2 诱导7 d
后,LASP1 显著下调而ferritin 显著上调,与蛋白质组学结果一致。结论LASP1 在调节细胞骨架活性方面发挥重要功能,而
ferritin 是细胞铁离子稳态维持的重要分子,提示这两种蛋白质在rhBMP-2 诱导的比格犬BMSCs成骨分化过程中发挥重要
作用。
     

miR-144-3p在大鼠骨髓间充质干细胞成骨分化过程中的表达及其靶向调控作用

目的探讨在骨髓间充质干细胞成骨分化过程中,miR-144-3p表达的生理功能和作用机制,并预测其靶基因,为成骨细胞 分化的深入研究提供实验依据。方法采用大鼠骨髓间充质干细胞（BMSCs）,并在体外诱导间充质干细的成骨分化,通过 qRT-PCR 检测成骨分化标志基因（Runx2, OCN）以及miR-144-3p 的表达;通过向BMSCs 株转染miR-144-3p mimic 以及 miR-144-3p inhibitor,检测miR-144-3p 表达对BMSCs分化的影响,并通过Western blot 以及qRT-PCR检测miR-144-3p 靶蛋 白在RNA水平以及蛋白水平的表达变化。结果在体外诱导BMSCs成骨分化过程中,成骨分化标志基因（Runx2, OCN）的 表达量逐渐升髙,而miR-144-3p 的表达量则逐渐降低,到诱导成骨第21 天表达水平最低;检测各组ALP活性发现,相比于 对照组miR-144-3p mimics 转染组ALP活性显著降低（P<0.05）,miR-144-3p inhibitor 转染组ALP活性显著升高（P<0.05）;运 用多种靶基因预测数据库TargetScan、microRNA.org和miRanda对miR-144-3p进行靶基因的预测分析发现,smad4最可能是 miR-144-3p的靶基因;qRT-PCR结果表明,smad4在各组中的表达水平差异无统计学意义（P>0.05）;Western blot结果显示,smad4 在miR-144-3p mimics转染组表达显著下降,在miR-144-3p inhibitor转染组则显著升高,相比于对照组差异均有统计学意义（P< 0.05）。结论miR-144-3p参与调控大鼠BMSCs成骨分化,其抑制成骨分化的功能是通过降低smad4转录后的表达水平来实现。     

三七总皂甙通过P38MAPK信号通路促进大鼠骨髓基质细胞向成骨细胞的增殖、分化

目的:研究P38MAPK信号通路在三七总皂甙调节大鼠骨髓基质细胞向成骨细胞增殖、分化的作用。方法:分离、纯化大鼠骨髓基质细胞(bonemarrow strowal cells,BMSCs),实验分诱导组、PNS组,SB203580组分别采用成骨诱导液、含100mg/LPNS的成骨诱导液及PNS诱导分化液加10uMSB203580培养,对各组细胞进行形态学观察,采用MTT法、对硝基苯磷酸盐法、茜素红染色方法观察各组细胞增殖、ALP活性、矿化结节的形成。结果:在3、5天各组细胞增殖无显著差异(P>0.05);在7、9天,PNS组细胞增殖明显高于诱导组及SB203580组(P<0.01),SB203580组低于骨诱导组(P<0.05)。PNS组ALP活性及钙结节染色高于骨诱导组和SB203580组(P<0.05～P<0.01),而SB203580组与骨诱导组比较无显著差异(P>0.05)。结论:BMSCs成骨诱导过程中,PNS可促进其成骨分化及增殖,其机制可能与P38MAPK信号通路活化相关。