骨形态发生蛋白/Smad信号转导机制及其对离心力刺激的响应

骨形态发生蛋白(BMP)是一类转化生长因子-β超家族成员的多功能分泌型信号分子,参与调节多种细胞的增殖、分化和程序性死亡,在组织器官的形成、胚胎的发育和损伤组织的修复中起关键作用.Smad蛋白是BMP细胞内信号转导和调节分子,可以直接将BMP细胞外信号从细胞膜转导入细胞核,构成BMP/Smad信号转导通路,而BMP/Smad信号转导通路在调节牵张成骨新骨形成中发挥着重要作用.笔者下面就体外培养细胞离心力加载装置和BMP/Smad信号转导机制及其对离心力刺激的响应作一综述.     

遍在蛋白-蛋白连接酶对骨形态发生蛋白/Smad通路的调节

Smad通路是转化生长因子(TGF)-β超家族包括骨形态发生蛋白(BMP)信号转导的经典通路.Smad复合物的积聚导致其基因转录的过度活化,因此Smad的降解对Smad通路的调控至关重要.遍在蛋白-蛋白水解酶复合体通路降解Smad,对调控TGF-β信号转导发挥重要的调节作用.遍在蛋白-蛋白连接酶(Smurf)作为这一系...     

IGF1通过BMP2-Smad1/5信号通路调控犬上颌窦黏膜干细胞成骨分化

目的探讨骨形态形成蛋白2(bone morphogenetic protein2,BMP2)-Smad1/5及p38MAPK信号通路在胰岛素样生长因子1(insulin-like growth factor 1,IGF1)介导的促犬上颌窦黏膜干细胞(maxillary sinus membrane stem cells,MSMSCs)成骨分化中的作用。方法构建表达胰岛素样生长因子1(insulin-like growth factor1,IGF1)基因的重组腺病毒载体(recombinant adenovirus,rAdv)Ad-IGF1。感染Ad-IGF1的犬上颌窦黏膜干细胞,经成骨诱导培养后,qRT-PCR和Western blot检测BMP-Smads信号通路中重要信号蛋白Smad1/5的磷酸化水平和BMP2蛋白的表达;免疫组化观察磷酸化Smad1/5核转位情况;qRT-PCR及Western blot检测BMP-Smads通路抑制剂Noggin和p38MAPK信号通路抑制剂SB203580对IGF1介导的促犬MSMSCs成骨分化的影响。结果成功构建IGF1基因表达重组腺病毒载体Ad-IGF1;感染Ad-IGF1的犬MSMSCs,经成骨诱导培养后,Smad1/5的磷酸化水平和BMP2蛋白的表达升高,IGF1可促使Smad1/5核转位;BMP-Smads信号通路抑制剂Noggin可抑制Smad1/5的磷酸化,降低成骨标志物Runx2、OPN和ALP mRNA的表达,钙结节形成减少。p38MAPK信号通路抑制剂SB203580不能降低Ad-IGF1犬MSMSCs的p38磷酸化水平,亦不能降低成骨标志物Runx2、OPN和ALP mRNA的表达。结论犬MSMSCs成骨分化过程中,IGF1通过经典的Smads蛋白依赖性信号转导通路BMP2-Smad1/5促进成骨,而Smads蛋白非依赖性信号转导通路p38MAPK在IGF1介导的犬MSMSCs成骨过程中可能并不发挥作用。     

骨形成蛋白诱导牙周膜前体细胞成骨分化的信号通路

骨形成蛋白是具有诱导骨形成作用的细胞因子，属于TCF—β超家族成员，以二聚体的形式分布于体内，水解后发挥其生理功能。它可促进牙周膜细胞增殖、加速DNA合成及增强碱性磷酸酶活性、促进牙周膜前体细胞向成骨细胞转化、诱导牙槽骨再生，从而加速牙周组织重建。骨形成蛋白以上作用的信号通路是通过骨形成蛋白的受体、BMP—Smad、BMP—MAPK3个信号转导途径采完成，其中共同的丝氨酸／苏氨酸激酶的作用切忌不可忽视。但是以上通路形成网络结构和反馈环，使之更加复杂化，有待进一步探讨。     

微小RNA21与干细胞之间的关系

微小RNA（miRNA）参与早期胚胎发生以及细胞增殖和分化、细胞生存和程序性死亡、细胞代谢和能量平衡等一系列重要的生命过程。其中,miRNA21通过调节转化生长因子（TGF）β-Smad信号转导通路促进间质干细胞（MSC）成脂分化和抑制人脂肪源干细胞增殖。骨形态发生蛋白（BMP）受体（BMPR）2为BMP9诱导干细胞成骨分化所必需,而BMPR2是miRNA21的作用标靶,即miRNA21与干细胞成骨分化相关。在MSC分化过程中, miRNA21通过抑制萌芽（SPRY）1和SPRY2蛋白表达,调节细胞外信号调节激酶-促丝裂原激活蛋白激酶信号转导通路活性的大小和持续时间,增加MSC的分化潜能。miRNA21过表达可以促进低氧或无血清条件下MSC的生存,而下调miRNA21则会加快MSC程序性死亡。明确miRNA21的生物学功能及其对干细胞分化的调控机制,旨在为干细胞在组织工程技术和疾病防治等方面的应用奠定依据。     

BMP2/Smads通路介导富血小板纤维蛋白对人牙髓干细胞成骨分化的作用研究

目的:基于骨形态发生蛋白2(BMP2)/母亲信号蛋白同源物通路(Smads)通路,分析富血小板纤维蛋白(PRF)对人牙髓干细胞成骨分化的作用.方法:分离纯化牙髓干细胞,流式细胞仪检测并鉴定牙髓干细胞表面抗原标记物,随机分为对照组、PRF组、BMP激活剂组和BMP抑制剂组(简称激活剂组和抑制剂组),检测培养7d、14d后的碱性磷酸酶(ALP)活性;RT-qPCR检测牙髓干细胞胶原蛋白Ⅰ(COL-Ⅰ)、Runt相关转录因子2(RUNX2)、骨钙素(OCN) mRNA相对表达水平;茜素红染色观察矿化结节形成;Western-Blot检测牙髓干细胞BMP2、Smad1、Smad5、p-Smad1/5、RUNX2蛋白相对表达水平.结果 ..STRO-1、CD29、CD90表达阳性,符合牙髓干细胞的表型.各组ALP活性随时间延长而升高(P＜0.05),从对照组到抑制剂组、PRF组、激活剂组,牙髓干细胞ALP活性及COL-Ⅰ、RUNX2、OCN mRNA相对表达水平依次升高,红色矿化结节数目、A值依次增加(P＜0.05).从抑制剂组到对照组、PRF组、激活剂组,牙髓干细胞BMP2、p-Smad1/5、RUNX2蛋白相对表达水平依次升高(P＜0.05).结论 ..PRF可能通过激活BMP2/Smads信号通路促进人牙髓干细胞成骨分化.     

沉默交配型信息调节因子2同源蛋白1与骨和软骨代谢的关系

沉默交配型信息调节因子2同源蛋白（SIRT）1是一种依赖于烟酰胺腺嘌呤二核苷酸的第3类去乙酰化酶,在骨与软骨的代谢中发挥着重要的作用。SIRT1通过促进成骨细胞生成、骨量增长、抑制破骨细胞生成,调节骨的发育和重建。此外,SIRT1还可促进骨髓间质干细胞的成骨向分化。在软骨代谢过程中,SIRT1对于软骨的改建必不可少。SIRT1在骨与软骨过程中的作用与无翅型小鼠乳房肿瘤病毒整合位点家族信号转导通路、核因子-κB信号转导通路、叉头转录因子O和甲状旁腺素密切相关。本文就沉默信息调节因子SIRT1在骨与软骨代谢中的作用、SIRT1调节骨代谢的信号转导通路等研究进展作一综述。     

载体对骨形成蛋白诱导骨形成的影响作用

骨形成蛋白(bone morphogenetic protein,BMP)具有较强的骨诱导能力,大量的实验研究表明其在骨修复和骨再生方面,可以发挥重要作用.但是单纯BMP在体内扩散太快,易被蛋白酶分解,且不能提供支架作用,因此需要研究可充当BMP的载体的生物材料.载体的作用是:1)典型的缓释系统,控制BMP的迅速扩散;2)由于骨形成仅发生于载体的表面,因此载体也是细胞分化的支持结构;3)影响BMP的成骨方式.为了使BMP的成骨作用发挥的更持久和稳定,近来一些学者研究载体的理化性质和几何结构对于BMP的影响,以探索载体在BMP诱导骨形成的作用机理,本文就近年来这些方面的研究作一概述.1 载体引导血管化的几何结构影响BMP诱导骨形成的方式骨形成过程包括软骨成骨和膜内成骨,软骨成骨以软骨作为支架,最终被骨取代,膜内成骨不需要软骨,直接在间叶组织中发生骨化.传统的观点认为BMP诱导骨形成依赖软骨化顺序,最近一些学者发现,载体的结构和性质、植入部位以及BMP的来源和剂量均可影响BMP的骨形成方式,BMP与一些载体     

FGF2对BMP-Smads信号转导通路的负调节机制初步研究

目的 :利用小鼠前成骨细胞系MC3T3 E1初探FGF2对BMPS Smads信号转导通路的调节机制。方法 :构建含 5个串联的来源于Smad6启动子的R Smads结合序列 (GC2 )的荧光素酶报告基因质粒 ( 5GC2 Lux)。以该质粒探讨FGF2对BMP组成活化型受体I(caALK 2 )激活的Smad5转录调控能力的影响。外源转染去除Smad5分子中MEK ERK通路磷酸化位点的突变体 ,探讨FGF2伙化的MEK ERK对BMPS Smads通路的调节作用。结果 :所构建报告基因质粒能够特异反映Smads的转录激活能力的变化。FGF2能够显著下调BMP组成活化型受体(caALK2 )激活的Smad5转录调控能力。外源转染Smad5突变分子仅能部分逆转FGF2对Smads通路的负调节效应。结论 :FGF2参与调节BMPs活化的信号通路可能不仅限于通过活化MEK ERK信号转导通路来下调Smads转录调控活性     

肿瘤坏死因子-α对舌癌细胞增殖活性和重组人骨形态蛋白2相关蛋白及受体的影响

［摘要］ 目的 研究肿瘤坏死因子（TNF）-α对经过重组人骨形态蛋白(rhBMP2)2处理后的舌癌细胞增殖活性和相关的信号通路Smad4及受体蛋白的影响。方法 复苏舌癌细胞,用MTT法检测TNF-α对舌癌细胞和经rhBMP2处理后的舌癌细胞的增殖活性的影响。RT-PCR和Western blot检测其对细胞内信号通路Smad4和受体mRNA及受体蛋白表达的影响。结果 结果表明TNF-α作用于舌癌细胞及经过rhBMP2处理的舌癌细胞后,细胞的增殖活性明显降低,后者降低更加明显。TNF-α可以诱导Smad4、BMP2受体mRNA及受体蛋白的表达。结论 TNF-α可以抑制舌癌细胞的增殖,将TNF-α和rhBMP2共同作用于舌癌细胞后,对细胞的增殖抑制更加显著。TNF-α可以提高Smad4、BMP2受体mRNA及受体蛋白的表达。     

人牙胚发育过程中Smad2分子的表达与分布变化

目的 观察转化生长因子β（transforming growth factor－β，TGF－β）特异的细胞内信号转导分子Smad2在人牙胚发育过程中的表达与分布变化，探讨Smad2在牙发育过程中的作用。方法 制备人牙胚发育各期标本，免疫组化方法检测Smad2分子的表达。结果 Smad2在牙胚发育的各个时期存在特异的时空分布模式，其分布与TGF－β有相似之处。结论 首次观察到Smad2信号分子在人牙胚发育过程中的表达，Smad2作为TGF－β细胞内信号分子，可能参与上皮－间充质的信号诱导，同时也参与成釉细胞和成牙本质细胞的分化本质细胞原分化以及牙釉质和牙本质的形成。     

Recent topics in fibrodysplasia ossificans progressiva

Fibrodysplasia ossificans progressiva (FOP) is a rare autosomal dominant disorder characterized by progressive heterotopic bone formation in skeletal muscle tissue. Patients with FOP show malformed digits, osteochondroma, and other skeletal abnormalities due to abnormal patterning during development. Heterozygous mutations in the Activin A receptor type I (ACVR1) gene, which encodes the bone morphogenetic protein (BMP) type I receptor ALK2, have been identified in not only typical FOP patients but also patients with unusually mild or severe clinical features. The serine/threonine kinase activity of ALK2 may be constitutively activated by mutations in the GS domain or the kinase domain. Based on these findings, selective small chemical inhibitors and allele-specific RNAi approaches for mutant ALK2 have been developed for preventing heterotopic bone formation in FOP. Other novel treatments have also been reported to block heterotopic bone formation in patients with FOP. These findings open the door to the next step in FOP treatment and related research.     

细胞内信号转导分子——Smad7在人牙胚发育中的表达和意义

目的　探讨Smad7在TGF-β调节牙胚发育过程中的作用。方法　采用免疫组化ABC法观察Smad7在人牙胚发育各个时期的表达分布及其变化情况。结果　人牙胚发育各个时期均表达Smad7,但各期分布模式有所不同。Smad7在不同发育时期牙胚中的分布与TGF-β及其特异的信号转导分子Smad2、3有相似之处。结论　Smad7 可能在TGF-β调节成釉细胞和成牙本质细胞分化的信号转导通路中起一定的作用。     

骨形态发生蛋白信号通路的负向调节

骨形态发生蛋白(BMP)是多功能的生长因子,具有调节细胞的增殖和分化以及促进骨、软骨和牙组织生成的作用。下面通过细胞外对抗物、细胞内BMP抑制因子和负调节转录因子等内容就BMP信号通路的负向调节研究进展作一综述。     

Smad1在人牙胚发育过程中的表达变化

观察骨形成蛋白特异的细胞内信号转导分子Ｓｍａｄ１在人牙胚发育过程中的表达变化,探讨Ｓｍａｄ１在牙齿发育过程中的作用,方法制备人牙发育各期标本,免疫组化方法观察Ｓｍａｄ１在人牙胚发育过程中的表达情况。结果：Ｓｍａｄ１在牙胚发育的不同时期均见不同的时表达模式。     

微小RNA在骨分化过程中的作用机制

在口腔种植治疗过程中常常会遇到骨量不足的问题,植入骨替代材料是目前临床上最主要的重建骨缺损方法之一,因此骨替代材料的成骨性能及其分子机制成为了研究热点。微小RNA（miRNA）是一种短链非编码RNA,通过转录后调控细胞分化、增殖、程序性死亡等病理生理过程。miRNA可影响成骨相关因子的表达和激活成骨相关信号转导通路中的信号转导,从而对骨组织动态改建过程进行调控。本文就miRNA与成骨细胞特异性转录因子、核心结合因子-α1基因、Smad基因、转化生长因子-β诱导因子,与骨形态发生蛋白信号转导通路、无翅型小鼠乳房肿瘤病毒整合位点家族信号转导通路、促丝裂原激活蛋白激酶信号转导通路、成脂信号转导通路以及miRNA与口腔相关材料和miRNA在骨缺损修复中的应用研究进展作一综述。     

Smad4在人牙胚发育各期的表达与分布

目的：观察转化生长因子β超家族（transforming growthfactor-βsuperfamily,TGF-β superfamily)细胞因子细胞内共同的信号转导分子Smad4在人牙胚发育过程中的表达与分布变化,探讨Smad4在牙齿发育过程中的作用。方法：制备人牙胚发育各期标本,免疫组化方法观察。结果：Smad4在牙胚发育的各个时期在特异的时空分布模式。结论：首次观察到Smad4信号分子在人牙胚发育过程中的表达,Smad4作为TGF－β超家族细胞内信号分子,可能参与上皮间充质的相互作用,同时也参与成釉细胞和成牙本质细胞的分化以及牙釉质和牙本质的形成。     

骨膜蛋白与牙周组织再生

骨膜蛋白为成骨细胞及其前体细胞的细胞黏附分子,在骨膜中强表达,间接地参与骨形成和骨修复过程,还表达于牙周膜、肌腱、心脏瓣膜和皮肤等承受压力的纤维结缔组织。人类的骨膜蛋白基因定位于6p21,鼠类的骨膜蛋白基因位于17号染色体。骨膜蛋白有一个N-末端结构,一个富含半胱氨酸结构,四个同源性重复区,一个C-末端。N-末端有一个典型的信号序列,提示其可能是一种分泌性蛋白。在牙胚的帽状期,骨膜蛋白表达于内釉上皮和前期成牙本质细胞层之间以及颈环周围的间充质。在牙胚钟状期的牙囊细胞中也有骨膜蛋白表达。在牙体移动过程中,骨膜蛋白是机械应力下骨和牙周组织改建过程中的局部促进因素之一。牙周组织修复再生的关键是促使来源于牙周膜的细胞优先附着于根面并增殖分化,进而形成新的牙周膜、牙骨质和牙槽骨,即形成新的牙周附着。骨膜蛋白是具有骨膜及牙周膜组织表达特异性的骨黏附蛋白,对成骨细胞的分化及组织的早期矿化有重要作用。     

凋亡抑制基因bcl-2在牙胚发育中的作用

目的：通过检测牙胚发育中ｂｃｌ－２基因、蛋白的表达及细胞凋亡的情况,探讨ｂｃｌ－２基因及细胞凋亡在牙齿发育中的作用。方法：利用原位末端标记法（ＴＵＮＥＬ）、原位杂交及免疫组织化学技术分别对ＳＤ大鼠牙胚发育不同时期ｂｃｌ－２ｍＲＮＡ、蛋白的表达及细胞凋亡进行研究。结果：在牙胚发育的各时期均有细胞凋亡现象及ｂｃｌ－２ｍＲＮＡ、蛋白的表达。ｂｃｌ－２ｍＲＮＡ早期在上皮性成釉器及周围的间充质细胞尤其是生长中心部位表达明显。牙体组织形成后各部位阳性表达逐渐减弱、消失;ｂｃｌ－２蛋白与ｍＲＮＡ的表达基本一致。早期凋亡细胞集中出现在细胞生长中心处。牙体组织形成后散在可见。结论：ｂｃｌ－２基因可能是牙齿发育中的细胞生长、增殖及凋亡的内在调控基因之一,参与了牙齿发育的重要塑形过程。