骨形态发生蛋白、豪猪蛋白和核连接因子α1对成骨细胞分化的调节

骨组织内各种间充质细胞 ,如成骨细胞 ,软骨细胞 ,成肌细胞和骨髓基质细胞都来源于共同的祖细胞即多潜能间充质细胞[1] 。这些多潜能间充质细胞表达何种表现型有赖于分化过程中各种激素和局部因子的调节。大量的实验证实骨形态蛋白(ＢｏｎｅＭｏｒｐｈｏｇｅｎｅｔｉｃＰｒｏｔ     

骨形态发生蛋白2，7治疗骨不连的效果评价

文题释义：骨形态发生蛋白：具有成骨活性,可通过不同的信号通路促进骨髓间充质干细胞的成骨分化。 骨不连：骨损伤和骨折后超过9个月,连续超过3个月观察未见进一步愈合的倾向。 背景：自体骨移植辅以坚强固定被认为是治疗骨不连的金标准,目前临床上使用骨形态发生蛋白2,7对骨不连进行治疗的案例较多。 目的：从基因水平描述骨形态发生蛋白的成骨通路,对临床上骨形态发生蛋白治疗骨不连的案例进行分析,同时对比骨形态发生蛋白2,7对骨不连的治疗效果,并对二者效果进行评价及分析。方法：由第一作者用计算机检索中国期刊全文数据库、万方数据库和PubMed数据库,中文检索词为“骨形态发生蛋白、骨不连、信号通路、外固定架、内固定、植骨、感染性骨不连、骨缺损、成骨细胞、骨分化”,英文检索词为“BMP,nonunion,pathway,External fixator,ORIF,bone graft,infected nonunion,bone defect,osteoblast,osteoporosis”,最终纳入文献59篇。 结果与结论：①通过对文献的分析,认为骨形态发生蛋白的基因水平通路可以为其临床应用提供治疗思路;②在对于骨不连的治疗上,骨形态发生蛋白2,7是有效的,但目前缺乏使用骨形态发生蛋白治疗骨不连的规范及标准,例如使用量及适应证;③从总体治疗效果及对感染性骨不连的治疗效果两方面,对比骨形态发生蛋白2,7,认为骨形态发生蛋白2的效果优于骨形态发生蛋白7,尤其是在感染性骨不连的治疗中。 ORCID: 0000-0002-6610-7252(从凯) 中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建;骨细胞;软骨细胞;细胞培养;成纤维细胞;血管内皮细胞;骨质疏松;组织工程     

机械离心力对成骨细胞骨形态发生蛋白信号通路的影响

背景：Runx-2是骨形态发生蛋白信号的靶目标,骨形态发生蛋白信号转导通路参与了成骨细胞对机械离心力刺激的生理响应过程,而且在成骨细胞对力学信号引起的信息传递级联反应中扮演了重要角色。 目的：观察机械离心力对成骨细胞骨形态发生蛋白信号通路的影响。 方法：将MC3T3-E1细胞用体积分数为10%胎牛血清DMEM培养基预处理24 h后,分为对照组,90 r/min组、180 r/min及250 r/min组,每组再分为离心1,3,6 h亚组,给予不同转速和不同时间离心力刺激。对照组同步置于除离心外相同的环境中。收获细胞,提取总RNA,并反转录为cDNA,通过实时荧光定量PCR检测Runx2基因表达情况。 结果与结论：随着加力时间的延长,Runx2 mRNA的表达增加,二者成正相关,转速为180 r/min组的Runx2 mRNA表达明显高于90 r/min组和250 r/min组(P < 0. 01);90 r/min组和250 r/min组Runx2 mRNA的表达稍高于对照组,差异无显著性意义(P=0.119)。结果可见离心力大小和离心持续时间不同对成骨细胞骨形态发生蛋白信号通路的生理响应不同,该通路在对力学信号引起的信息传递级联反应中起重要作用。     

骨形态发生蛋白2间接调控骨细胞骨硬化蛋白基因表达的机制

背景:骨形态发生蛋白2可以促进成骨作用,骨细胞通过表达骨硬化蛋白基因分泌骨硬化蛋白进而抑制成骨细胞的成骨作用;有研究发现骨形态发生蛋白家族直接作用骨细胞时可促进骨硬化蛋白的分泌,这与骨形态发生蛋白的正向成骨作用相矛盾。目的:探究骨形态发生蛋白2对促进成骨细胞增殖能力及间接调控骨细胞表达骨硬化蛋白基因的机制。方法:体外分别以不同质量浓度(4,8,16,32,64,125,250,500,1 000μg/L)的骨形态发生蛋白2干预小鼠成骨样细胞MC-3T3-E1细胞,CCK-8法检测促进MC-3T3-E1细胞增殖的最佳作用浓度,然后通过MC-3T3-E1细胞与小鼠骨样细胞MLO-Y4细胞共培养技术,探究骨形态发生蛋白2间接调控骨细胞骨硬化蛋白基因表达的影响,通过RT-PCR检测MC-3T3-E1细胞中可能发生变化的基因,筛选出MC-3T3-E1细胞的目的基因,验证目的基因对MLO-Y4细胞表达骨硬化蛋白的影响。结果与结论:(1)骨形态发生蛋白2对成骨细胞具有显著的促增殖作用,相对于其他质量浓度,250μg/L具有最佳作用;(2)RT-PCR实验结果显示,骨形态发生蛋白2可间接调控骨细胞骨硬...     

骨形态发生蛋白及其活性影响因素探讨

骨形态发生蛋白（ＢＭＰｓ）是骨和软骨诱导形成的分子调节器,它调节着骨母细胞的 移、增殖、公化,对它的研究会加速骨组织工程的进展。研究表明,ＢＭＰｓ是一组复合体,它家族中的第一个成员以及复合体均有诱民成骨的活性,但其分子形态、浓度、所处的微环境等都影响着它的骨效应。本文简述了它的结构,并重点搪塞了在骨组织工程研究中影响ＢＭＰｓ活性的因素。     

人胚胎长骨中骨形态发生蛋白的免疫组化研究

目的：探讨骨形态发生蛋白与人胚胎骨发生及发育的关系。方法：用免疫组化技术和图像分析系统研究了第9－24周人胚胎股骨中骨形态发生蛋白的分布规律及胎龄性变化。结果：第9周胚胎股骨为软骨锥形,雏形的软骨膜,软骨基质及其两端的软骨细胞骨形态发生蛋白呈阳性反应,第10－24周胚胎股骨中,骨形态发生蛋白阳性反应主要见于成骨细胞,骨膜内层细胞,新生骨细胞及骨基质中,破骨细胞及骨髓细胞骨形态发生蛋白也呈阳性反应,骺软骨为阴性,但其内的软骨管为阳性反应,图象分析测定表明：人胚胎股骨内成骨细胞及骨小梁的平均灰度值随胎龄增加而逐渐下降,同一股骨内不同部位的骨小梁和成骨细胞的平均灰度值有所不同,结论：骨形态发生蛋白与胚胎骨的发生及发育密切相关。     

骨形态发生蛋白7在骨科的应用

背景：骨形态发生蛋白家族因具有独特的异位骨诱导活性而被发现并被命名为骨形态发生蛋白,与胚胎组织的发育、功能维持及组织的修复均密切相关,是诱导骨发生的主要活性因子。骨形态发生蛋白7是骨形态发生蛋白家族中的一员,主要在骨、肾组织中表达,与胚胎组织的发育、功能维持及组织的修复均密切相关。 目的：全面了解骨形态发生蛋白7在骨发育和骨折愈合过程中的表达及作用。 方法：电子检索和计算机Medline数据库1990/2010收录的骨形态发生蛋白相关综述和论文报告,并分析生物学作用及调控途径的研究进展。 结果与结论：随着研究的深入,骨形态发生蛋白7可望在骨折愈合、退行性骨关节炎、相关骨病的防治中发挥重要的作用。骨形态发生蛋白7的生物学活性使其对骨折、骨缺损、延迟愈合,骨不连、骨质疏松等多种骨科疾病的治疗具有巨大的临床应用价值。已有证据表明骨形态发生蛋白局部应用或骨形态发生蛋白涂层有利于假体-骨界面的骨整合,包括假体周围骨缺损的治疗。     

骨形态发生蛋白及其活性影响因素探讨

骨形态发生蛋白（ＢＭＰｓ）是骨和软骨诱导形成的分子调节器,它调节着骨母细胞的迁移、增殖、分化,对它的研究会加速骨组织工程的进展。研究表明,ＢＭＰｓ是一组复合体,它家族中的每一个成员以及复合体均有诱导成骨的活性,但其分子形态、浓度、所处的微环境等都影响着它的骨效应。本文简述了它的结构,并重点探讨了在骨组织工程研究中影响ＢＭＰｓ活性的因素     

机械离心力对成骨细胞骨形态发生蛋白信号通路中Runx-2 mRNA的影响

背景：机械力对成骨细胞生理活动存在一定影响,Runx-2是骨形态发生蛋白信号的靶目标,是调节成骨细胞分化的重要因子,骨形态发生蛋白信号转导通路参与了成骨细胞对机械离心力刺激的生理响应过程。 目的：观察不同转速及时间作用下,机械离心力对成骨细胞骨形态发生蛋白信号通路的影响。 方法：将MC3T3-E1细胞用含体积分数10%胎牛血清的DMEM培养基预处理24 h后,分为对照组,90 r/min 组、180 r/min及250 r/min组,每组再分为离心6,12,24 h亚组,给予不同转速离心力和相同转速不同时间的刺激,重复实验3次。对照组同步置于除离心外相同的环境中。提取总RNA,并反转录为cDNA,通过实时荧光定量PCR检测Runx2基因表达情况。 结果与结论：随着加力时间的延长,Runx2 mRNA的表达增加,二者成正相关,转速为180 r/min组的Runx2 mRNA表达明显高于90 r/min组和250 r/min组(P < 0.01);90 r/min组和250 r/min组Runx2 mRNA的表达均高于对照组(P=0.039),且都随时间延长差异明显。结果可见离心力大小和离心持续时间不同对成骨细胞骨形态发生蛋白信号通路的生理响应不同,该通路在对力学信号引起的信息传递级联反应中起重要作用。 中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建;骨细胞;软骨细胞;细胞培养;成纤维细胞;血管内皮细胞;骨质疏松;组织工程全文链接：     

骨形态发生蛋白-7及其受体的信号转导

骨形态发生蛋白-7(BMP-7)是BMP家族中的一员,具有高效的骨诱导活性,属于转化生长因子-β(TGF-β)超家族成员。BMP-7受体属于转化生长因子β(TGF-β)受体超家族的成员,是一种膜蛋白受体。BMP-7首先与Ⅱ型跨膜丝/苏氨酸激酶受体(ActRⅡ、ⅡB)结合,受体的蛋白激酶活性被激活,再与Ⅰ型受体(主要是ALK2)结合,形成异源二聚体,催化Ⅰ型受体GS区的丝氨酸和苏氨酸残基磷酸化。Ⅰ型受体被激活后,作用于Smad1、Smad5或Smad8的C端SSXS模体,使其磷酸化,再与Smad4形成复合物,进入核内与多种转录因子相互作用发挥基因调控作用。     

骨形态发生蛋白2和7共转染骨髓间充质干细胞的成骨分化

背景：骨形态发生蛋白最主要的作用是诱导骨形成,但因提取困难、代谢速度快、难以准确控制其使用浓度、价格昂贵等限制了其在体外和体内相关研究中的应用。 目的：构建含特异细胞生长因子基因骨形态发生蛋白2,7的腺病毒载体,观察骨形态发生蛋白2和骨形态发生蛋白7基因共转染对兔骨髓间充质干细胞成骨分化的促进作用。 方法：将全骨髓贴壁法分离得到兔骨髓间充质干细胞传至第3代,分为5组,空白组和常规诱导组分别以常规培养基和成骨诱导分化培养基培养;骨形态发生蛋白2, 7腺病毒转染组：分别单独以骨形态发生蛋白2、骨形态发生蛋白7腺病毒进行转染;联合转染组：以2种骨形态发生蛋白腺病毒联合转染。 结果与结论：转染第7天,联合转染组成骨相关基因Runx-2、Osx、Ⅰ型胶原和碱性磷酸酶mRNA表达均较其他各组增高(P < 0.05);骨形态发生蛋白2,7腺病毒转染组上述指标较空白组和常规诱导组增高(P < 0.05)。转染第14天,联合转染组4个指标均较其他各组明显增高(P < 0.05);同时,4个指标表达均高于第7天(P < 0.05)。病毒转染后第7天,联合转染组Ⅰ型胶原和骨钙素蛋白表达均较其他组明显增高(P < 0.05)。提示对骨髓间充质干细胞进行骨形态发生蛋白2腺病毒和骨形态发生蛋白7腺病毒共转染后,较单基因转染和成骨诱导液诱导更能促进成骨相关基因和蛋白的表达。     

Bone morphogenetic protein 7-transduced human dermal-derived fibroblast cells differentiate into osteoblasts and form bone in vivo

Background: Human dermal-derived fibroblast cells (hDDFCs) are multipotent. Bone morphogenetic proteins (BMPs) are a group of cytokines that promote different developmental processes, including the formation of bone. BMPs can promote hDDFC osteogenesis, but the role of BMP7 in hDDFC osteogenesis in vitro and bone formation in vivo has not been investigated in depth. Materials and Methods: hDDFCs were stably transfected with a human BMP7 recombinant adenovirus and osteogenic differentiation was examined by alkaline phosphatase staining and calcium accumulation. In addition, we measured the expression of osteoblast-related genes. To examine osteogenesis in vivo, we injected C57BL/6 nude mice with adenovirus-transfected hDDFCs in a calcium alginate hydrogel and examined bone formation using soft X-ray, histological, and immunohistochemical analyses. Results: Our findings showed that adenovirus-mediated BMP7 expression promoted osteogenic differentiation of hDDFCs and enhanced expression of osteoblast-related genes in vitro. Cells infected with BMP7 adenoviruses showed enhanced bone formation and osteoblast-related gene expression in vivo after the injection of hDDFC–hydrogel mixture. Conclusions: Taken together, our data indicate that BMP7 significantly promotes hDDFC osteogenesis, and confirm that infecting hDDFCs with BMP7-expressing adenoviruses is a useful tool for bone tissue engineering.     

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。     

骨形态发生蛋白4和骨形态发生蛋白4/7基因转染对骨髓基质干细胞成骨活性差异的比较

背景：有文献报道骨形态发生蛋白(bone morphogenetic proteins,BMPs)异源二聚体比同源二聚体的活性高,目前国内外尚无BMP-4/7异源二聚体与BMP-4同源二聚体间诱导成骨活性比较的报道。 目的：观察不同基因BMP-4、BMP-4/7对骨髓基质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells,BMSCs)成骨活性的差异,探讨融合基因BMP-4/7的生物学活性。 方法：经脂质体转染分离培养的兔BMSCs,G418筛选出稳定表达株,利用RT-PCR法证明目的基因在BMSCs中的表达情况;以BMP-4和BMP4/7融合基因修饰的AAV载体,转染兔BMSCs,MTT法检测不同基因转染细胞的增殖能力;以BMP-4单基因和BMP-4/7融合基因修饰的AAV载体转染兔BMSCs 7 d后,测定两组细胞内碱性磷酸酶及骨钙素水平,观察成骨活性的变化。 结果与结论：实验成功构建高滴度的分别携带BMP-4单基因、BMP-4/7融合基因的重组腺相关病毒载体AAV-BMP-4、AAV-BMP-4/7;RT-PCR结果证明目的基因能够在BMSCs中得到稳定表达。AAV-BMP-4及AAV-BMP-4/7载体转染效率分别为68.20%、72.18%;转染BMSCs后,细胞增殖能力均明显提高,BMP-4/7融合基因的细胞增殖能力活性高于BMP-4单基因。以BMP-4和BMP-4/7融合基因修饰的AAV转染细胞7 d后,细胞内碱性磷酸酶活性明显上调,骨钙素水平升高,成骨活性均增强;两种基因比较,BMP-4/7融合基因成骨活性强于BMP-4单基因(P < 0.01)。提示BMP-4、BMP-4/7修饰的AAV载体转染效率高,对BMSCs均有成骨活性,其中BMP-4/7融合基因成骨活性强于BMP-4单基因。     

Silica-based bioactive glasses modulate expression of bone morphogenetic protein-2 mRNA in Saos-2 osteoblasts in vitro

A chemical exchange of the silica gel layer forming on the surface of bioactive glasses is thought to be the principal reaction for bone-bioactive glass bonding. The contribution of biological molecules on cell-bioactive glass interaction is largely unknown. To further analyze the mechanisms involved in efficient bone bonding to bioactive glass, Saos-2 osteoblastic cells with proven osteogenic phenotype were cultured for 4, 7 and 14 days on two bioactive glasses with different Si contents. Culture plates and dishes made of bioactive (BAG, 53 % SiO2), biocompatible (BCG, 58% SiO2) and control (GO) glasses were extensively conditioned with phosphate buffer and DMEM medium before seeding the cells. Northern hybridization was used for analysis of mRNA levels of collagen type I (Col-I), alkaline phosphatase (ALP) and bone morphogenetic protein-2 (BMP-2). A significant increase was observed in Col-I mRNA levels in cells grown on the two bioactive glasses when compared with those grown on controls at 4 and 7 days (p < 0.04). The mRNA level for ALP in the cultures of bioactive glasses-made plates and dishes was also increased over control at 7 days (p < 0.02) and remained this way between BAG and G0 at 14 days. Striking differences in BMP-2 mRNA levels existed between BAG and G0 plates and dishes at 7 days (p < 0.05). BMP-2 mRNA level in BAG group was higher than in BCG group at 4, 7 and 14 days, but without statistical significance. Saos-2 osteoblastic cells with strong ALP staining were mostly seen on BAG plates under a light microscope. In confocal microscopy, a bright FITC-stained F-actin ring was present in the cytoplasm of cells grown on BAG dish, demonstrating an active functional status. Stimulation of the expression of BMP-2 and other bone mRNAs by bioactive glasses in osteoblastic cells suggests biological involvement of bone related growth factors, peptides and cytokines in bone-bioactive glass bonding.     

经骨形态发生蛋白7成骨预处理聚乳酸三维支架的体外培养

BACKGROUND: To improve the cell affinity of polylactic acid, the three-dimensional polylactic acid scaffold is made after pretreatment with bone morphogenetic protein 7 (BMP7). OBJECTIVE: To evaluate the compatibility of BMP7-pretreated three-dimensional polylactic acid scaffold with  periosteum-derived cells.  METHODS: Passage 3 human periosteum-derived cells undergoing osteogenic induction at a density of 1×109/L were seeded into culture media containing the three-dimensional polylactic acid scaffold (experimental group) or seeded into simple culture media (control group). In the experimental group, the scaffold was pretreated with BMP7 for 24 hours. At 1, 3, 5, 7, 9, 11 days after culture, cell counting kit-8 method was used to measure cellular proliferation; at 3, 6, 9, 12 days, the cell-scaffold complex was observed under an electron microscope. RESULTS AND CONCLUSION: In the two groups, the cells had an S-shaped growth curve. Compared with the control group, the cell proliferation in the experimental group was faster at the logarithmic phase, but slower at the stationary phase (P < 0.05). Under the transmission electron microscope, in the experimental group, the number of adherent cells was increased gradually, and the cells grew well with exuberant organelles at 3-6 days of co-culture, but cell aging and apoptosis were found at 9 days of co-culture. Under the scanning electron microscope, in the experimental group, the number of adherent cells on the scaffold surface gradually increased at 3-9 days of co-culture, and then cell apoptosis was notable at 12 days. These findings indicate that BMP7-pretreated three-dimensional polylactic acid scaffold has good cytocompatibility, and the optimal in vitro co-culture duration is 1 week.     

中等强度运动对去卵巢大鼠骨质疏松及骨形态发生蛋白2信号通路的影响

目的 探讨中等强度运动对去卵巢大鼠骨密度、骨质代谢、骨生物力学及骨形态发生蛋白2(BMP-2)信号通路的影响。 方法 将24只成年雌性SD大鼠随机分为假手术组、手术组与运动组,每组8只,假手术组仅切除双侧卵巢周围脂肪组织,手术组、运动组摘除双侧卵巢,摘除卵巢1周后运动组进行中等强度运动训练,共训练12周。12周后,进行股骨骨密度、生物力学、骨代谢、组织学检测,Western blotting检测股骨组织BMP-2、Runt相关转录因子2（Runx2）、Osterix及Smad1/5/8蛋白表达。 结果 手术组、运动组血钙、血磷、血抗酒石酸酸性磷酸酶(TRACP)浓度高于假手术组(P<0.05),而运动组上述指标低于手术组(P<0.05)。手术组和运动组骨密度低于假手术组(P<0.05),而运动组高于手术组(P<0.05)。手术组和运动组骨组织生物力学性能低于假手术组(P<0.05),而运动组高于手术组(P<0.05)。组织学显示,运动组骨质疏松程度轻于手术组,骨组织内BMP-2表达量多于手术组。手术组和运动组BMP-2、Runx2、Osterix及Smad1/5/8蛋白表达低于假手术组(P<0.05),而运动组上述蛋白表达高于手术组(P<0.05)。 结论 中等强度运动可改善去卵巢大鼠股骨的骨密度、生物力学性能与骨代谢,这一作用可能与BMP-2信号通路有关。     

骨形态发生蛋白2信号通路与骨发生发育及损伤修复

背景：骨形态发生蛋白在骨形成过程中、骨折愈合后以及骨质破坏后骨诱导方面起着重要作用,它可以作为启动调节因子和别的信号通路共同促进新骨形成。内源性骨形态发生蛋白2的调节可以作为未来骨修复领域的一个新的靶点。 目的：通过分析和总结1988年以来骨形态发生蛋白信号传导通路在软骨内成骨、维持成人骨骼生长发育中的作用机制,探索骨形态发生蛋白信号通路在骨的发育以及损伤修复中的作用。 方法：分别以“骨形态发生蛋白、软骨内成骨、骨修复”,“bone  reduction”为检索词,应用计算机检索重庆维普(VIP)期刊全文数据库及PubMed 数据库1998年1月至2009年12月有关文章。纳入有关骨形态发生蛋白信号通路及其作用的文献。排除与研究目的无关和内容重复者。保留34篇文献做进一步分析。 结果与结论：骨形态发生蛋白信号通路诱导骨再生潜能在脊柱外科手术、骨折后愈合以及骨破坏后骨诱导等诸多领域成为研究热点。在骨形成过程中,骨形态发生蛋白也作为启动调节因子和别的信号通路相互影响共同促进新骨形成,出生后,骨形态发生蛋白也参与骨骼动态平衡的维持。在骨的微环境中,骨形态发生蛋白和其他影响骨质动态平衡的信号通路共同为诱导骨形成的合成代谢疗法提供了一个新靶点,这为骨修复时骨形态发生蛋白控制新骨的形成提供了一个新的思路。