中药促进骨折愈合在细胞分子水平的研究进展

中药被广泛应用于治疗骨折和骨质疏松等骨科相关疾病,已有许多动物实验和临床试验证明中药,如淫羊藿、骨碎补等可刺激骨再生和抑制骨再吸收,最终促进骨折愈合。许多细胞实验证明这些中药成分可上调胞内成骨性转录因子和成骨相关基因产物表达,诱导前成骨细胞成骨分化和刺激成骨细胞增殖,促进骨结节形成和基质矿化。同时也可上调胞内破骨性转录因子和破骨相关基因产物表达,抑制前破骨细胞破骨分化和破骨细胞骨再吸收活性。此外这些中药成分还可影响胞内信号通路发挥以上相同的作用。由此发现前成骨细胞和前破骨细胞中的成骨性和破骨性转录因子、转录因子调节的基因表达和信号通路是中药促进骨折愈合的主要分子机制,也是目前中药促进骨折愈合的研究热点。     

骨折愈合的分子机制与新的调控措施研究现状

骨折伴随感染可明显延迟愈合,慢性持续性炎症可刺激破骨细胞导致骨吸收,并影响骨形成过程中成骨细胞分化。核转录因子-κB（nuclear factor-κB,NF-κB）是炎症反应中关键的转录因子,在炎症反应中扮演着举足轻重的角色。BMP-Smad、Runx2等信号通路是控制成骨细胞分化的关键因素。本文综述了炎症因子肿瘤坏死因子-α（TNF-α）对成骨细胞分化的影响和可能的改善措施,     

Wnt/β-catenin信号通路主要因子与成骨细胞研究进展

经典Wnt/β-catenin信号通路在成骨细胞的增殖、分化及骨形成过程中起关键作用.Wnt信号通路中主要因子Wnt配体、β-catenin及转录因子Runx2表达与功能的改变,将会影响成骨细胞的增殖、分化、骨基质的形成和矿化,进而导致骨量的变化.通路中不同因子在成骨细胞分化与成熟的过程中所起作用又有所不同,而且在此过程中又会受到其它因素的影响,进而增强或减弱成骨细胞分化与成熟的进程.     

2011~2012年骨分子生物学研究进展

2011～2012年期间，骨相关细胞生物学、骨矿化、骨骼系统整体调节、骨骼系统与其他系统相互作用等领域得到广泛深入研究——成骨细胞分化过程中β-连环蛋白（catenin）共转录因子Lefl DeltaN的发现、miR-3960／miR-2861与Runx2相互调节机制的发现等丰富了成骨细胞分化调节网络；神经传导分子Sema4ct-Plxnbl被发现参与成骨细胞与破骨细胞的相互作用；核因子-κB受体活化因子配体（RANKL）在破骨细胞中的作用、Sox9在软骨细胞中的作用得到深入研究；体外成纤维细胞经转基因后转变为软骨细胞表型，并成功获得软骨组织；发现基质小泡发生于线粒体；多种因子不同细胞特异性敲除动物模型用于整体研究；发现破骨细胞与B细胞发育有关、骨骼系统可调节生殖系统等。但基质小泡运输、晶体形成过程、软骨内成骨过程等领域在2年间并未涉及。     

MicroRNA在强直性脊柱炎成骨、破骨机制中的作用

炎性骨破坏和新骨形成是强直性脊柱炎(ankylosing spondylitis,AS)的典型病理改变,AS早期以炎症为主,晚期出现异位骨化和骨破坏,异位骨化和骨破坏两种矛盾的表现反映了强直性脊柱炎患者成骨与破骨过程之间的动态平衡被打破。其发病机制尚不完全清楚,目前研究认为,AS复杂的新骨形成机制与Wnt/β-catenin信号通路及BMP/Smads通路密切相关,而破骨细胞则在骨破坏过程中起重要作用,RANKL/RANK/OPG系统中的细胞因子是调控破骨细胞分化成熟的关键因子。Micro RNA可调节成骨细胞、软骨细胞和破骨细胞的分化与功能,是骨形成、骨吸收、骨重塑和修复过程中的关键调节因子。研究MicroRNA在强直性脊柱炎成骨、破骨机制中的作用,可为AS的诊断和治疗提供新的依据。     

成骨细胞分化调控机制研究新进展

成骨细胞的分化是骨发生、骨形成的前提.成骨干细胞经过一步或几步分化为前成骨细胞(具有向成骨细胞和软骨细胞分化的双向分化潜能),再继续分化为有功能的成骨细胞和软骨细胞.成骨细胞在分化过程中受CTGF、FGF-2、BMP、Dlx-5、Runx2、Osx、Sox9、TGF-β1、TNF-α等多种因子的调控,调控过程相互联系,相互影响.     

LIM骨矿化蛋白与脊柱融合

骨诱导因子可以促进成骨,提高脊柱融合率。作为此类因子中的细胞内成骨细胞分化调节因子,uM骨矿化蛋白通过招募其他骨诱导因子的局部表达,共同促进成骨细胞分化成熟和异位成骨,在骨形成过程中发挥着重要作用。多种动物脊柱融合实验证实,其在促进脊柱融合和降低机体风险等方面有更大的优势和良好的临床运用前景。     

Runx2基因对骨代谢调控的研究进展

人体骨代谢是一个复杂的过程,是破骨细胞（ osteoclast ,OC）吸收旧骨和成骨细胞（ osteoblast ,OB）形成新骨的动态平衡的过程。 Runx2（core binding factor alphal 1,核心结合因子a1）是调控成骨细胞和破骨细胞的分化促进骨形成的关键调控因子,通过调控成骨细胞特异性细胞外基质蛋白基因的表达和成骨细胞周期参与成骨细胞的分化过程,促进骨形成和抑制骨吸收。本文就Runx2在骨代谢中的作用作一综述。     

成骨细胞特异性转录因子Osterix对骨形成作用的研 究进展

骨形成是一个涉及从间充质干细胞向成骨细胞分化的复杂发育过程,研究骨形成过程中的关键因子并阐明其作用的具体分子机制对骨代谢性疾病的治疗具有重要意义。Osterix(Osx)是迄今为止发现的唯一一个成骨细胞特异性转录因子,Osx只在骨组织细胞中表达,在干细胞向成骨细胞分化过程中起决定性作用,没有Oxs就没有骨形成和骨再生。Osx的发现为整个骨形成领域的研究开启了新的窗口。基于Osx在骨形成过程中的重要地位,研究者们迫切希望开发出作用于Osx的合成代谢分子,这对骨代谢性疾病的治疗将起到革命性的进步,因此对Osx的上下游因子及信号通路之间具体作用机制的进一步研究和阐明显得尤其重要。笔者对其研究进展做一综述。     

骨髓诱导成骨成脂分化机制研究进展

骨髓间充质干细胞(MSC)有分化为多种细胞的潜能,在无任何条件干预下可自然分化为成骨细胞系和脂肪细胞系,两者分化存在相互制约的平衡关系。细胞分化方向的调节通过一些复杂信号通路,如骨形态发生蛋白、Wnt蛋白、脂联素以及脂肪细胞、成骨细胞分化转录调节因子PPAR-γ、Runx2等之间相互作用实现,药物、年龄、微重力作用等因素也可影响这些信号通路,调节MSC分化方向。该文就MSC成骨或成脂分化的影响因素研究进展作一综述。     

环状核糖核酸在骨质疏松症中的研究进展

随着人口老龄化,骨质疏松症的发病率逐渐升高,带来了巨大的经济负担和社会负担。目前骨质疏松症的发病机制尚不清楚,所以尚无有效的治疗方法。近年来随着研究的深入,非编码核糖核酸在骨质疏松症诊治中的应用已成为研究热门领域。环状核糖核酸(circRNAs)是一类在真核细胞中广泛存在的内源性非编码RNA分子,可以从不同水平和角度在骨质疏松症的发生和发展中发挥重要作用。因此,笔者就circRNAs在成骨及破骨分化中的miRNA海绵作用、成骨分化过程中和骨质疏松症患者中circRNAs的表达谱、以及circRNAs作为骨质疏松症潜在诊断生物标志物等方面进行综述,以期对骨质疏松症诊治的发展有所帮助。     

A Ser252Trp [corrected] substitution in mouse fibroblast growth factor receptor 2 (Fgfr2) results in craniosynostosis

Apert syndrome (AS) is one of the most severe craniosynostoses and is characterized by premature fusion of craniofacial sutures. Mutations of either Ser252Trp or Pro253Arg in fibroblast growth factor receptor 2 (FGFR2) are responsible for nearly all known cases of AS. Here we show that mutant mice carrying the activation mutation, Ser252Trp [corrected] which corresponds to Ser252Trp in human FGFR2, have malformations mimicking the skull abnormalities found in AS patients. Mutant mice (Fgfr2(250/+)) are smaller in body size with brachycephaly and exhibit distorted skulls with widely spaced eyes. Unexpectedly, the premature closure of the coronal suture is accompanied by decreased, rather than increased, bone formation. We demonstrate that the Fgfr2-Ser252Trp [corrected] mutation does not cause obvious alterations in cell proliferation and differentiation; however, it results in increased Bax expression and apoptosis of osteogenic cells in mutant coronal suture. The accelerated cell death possibly reduces the space between osteogenic fronts of flat bones and results in the physical contact of these bones. Thus, our data reveal that dysregulated apoptosis plays an important role in the pathogenesis of AS related phenotypes.     

The role of mRNA splicing in prostate cancer

Alternative splicing （AS） is a crucial step in gene expression. It is subject to intricate regulation, and its deregulation in cancer can lead to a wide array of neoplastic phenotypes. A large body of evidence implicates splice isoforms in most if not all hallmarks of cancer, including growth, apoptosis, invasion and metastasis, angiogenesis, and metabolism. AS has important clinical implications since it can be manipulated therapeutically to treat cancer and represents a mechanism of resistance to therapy. In prostate cancer （PCa） AS also plays a prominent role and this review will summarize the current knowledge of alternatively spliced genes with important functional consequences. We will highlight accumulating evidence on AS of the components of the two critical pathways in PCa： androgen receptor （AR） and phosphoinositide 3-kinase （PI3K）. These observations together with data on dysregulation of splice factors in PCa suggest that AR and PI3K pathways may be interconnected with previously unappreciated splicing regulatory networks. In addition, we will discuss several lines of evidence implicating splicing regulation in the development of the castration resistance.     

miRNA在间充质干细胞成骨分化过程中的作用

间充质干细胞作为种子细胞在组织工程和再生医学领域有极大的应用前景,尤其是在骨组织工程中的应用受到了广泛关注。间充质干细胞的成骨分化机制复杂,受到多方面因素的影响,不同种类的mi RNA可分别参与抑制或促进间充质干细胞的成骨分化,在其分化过程中具有核心作用。本文对不同作用的mi RNA进行归类和总结,期待为未来的研究提供思路。     

Hippo信号通路成骨、成肌分化功能研究进展

Hippo信号通路在器官发育和组织修复等多种生物学行为中起着重要作用。Hippo通路下游效应因子YAP和TAZ与TEAD转录因子共同构成Hippo信号转导网络的连接点来调节基因表达。越来越多的证据表明，Hippo通路既可通过调节骨髓间充质干细胞（bone mesenchymal stem cells，BMSCs）和骨形态发生蛋白（bone morphogenetic protein，BMPs）来影响成骨分化功能，又可通过调节骨骼肌卫星细胞和成肌细胞来影响成肌分化功能。本文对Hippo信号通路的结构、以及成骨、成肌的研究进展作一综述，以期更深入理解Hippo通路成骨、成肌功能，并为肌少-骨质疏松症的临床治疗提供新的研究方向。     

3D细胞培养和类器官在骨髓源性间充质干细胞成骨分化中的研究进展

类器官（organoids）来源于自体的组织及干细胞,是通过体外3D培养后形成的细胞团块,这种团块具有原始组织及器官的三维结构,并保留了相对应的功能和遗传特征。由于其具有模拟特定机体器官的发育和疾病发生发展的潜能,这一模型在多种药物的筛选和分子机制研究中拥有更多的优势。近年来,已有实验表明骨髓源性间充质干细胞（BMSCs）通过3D培养及成骨分化可以形成骨的类器官,并可以植入机体发挥特定的作用。这种骨类器官模型的构建,不仅可以为骨质疏松等相关疾病研究提供更多方法,还在骨组织移植及修复等组织工程学中发挥重要作用。本文就BMSCs成骨分化的类器官相关3D模型研究进展作一综述,为BMSCs成骨分化的类器官的基础和临床研究提供更多理论依据和思路。     

High levels of β‐catenin signaling reduce osteogenic differentiation of stem cells in inflammatory microenvironments through inhibition of the noncanonical Wnt pathway

Periodontal ligament stem cells (PDLSCs), a new population of mesenchymal stem cells (MSCs), have been isolated from the periodontal ligament (PDL). The capacity of multipotency and self‐renewal makes them an excellent cell source for bone regeneration and repair. However, their bone‐regeneration ability could be awakened in inflammatory microenvironments, which may be the result of changes in their differentiation potential. Recently, genetic evidences has shown that the Wnt pathway plays an important role in bone homeostasis. In this study we have determined the specific role of β‐catenin in osteogenic differentiation of PDLSCs obtained from inflammatory microenvironments (P‐PDLSCs). The inflammatory microenvironment, while inhibiting osteogenic differentiation potential, promotes proliferation of MSCs. A higher the level of β‐catenin in P‐PDLSCs than in H‐PDLSCs (PDLSCs obtained from a healthy microenvironment) resulted in the same disparity in canonical Wnt signaling pathway activation between each cell type. Here we show that activation of β‐catenin suppresses the noncanonical Wnt/Ca²⁺ pathway, leading to increased proliferation but reduced osteogenic differentiation of P‐PDLSCs. Downregulation of the levels of β‐catenin by treatment with dickkopf‐1 (DKK‐1) leads to activation of the noncanonical Wnt/Ca²⁺ pathway, which, in turn, results in the promotion of osteogenic differentiation in P‐PDLSCs. Interestingly, β‐catenin can affect both the canonical Wnt/β‐catenin pathway and the noncanonical Wnt/Ca²⁺ pathway. Our data indicate that β‐catenin plays a central role in regulating osteogenic differentiation of MSCs in inflammatory microenvironments. Given the important role of Wnt signaling in osteogenic differentiation, it is possible that agents that can modify this pathway may be of value in bone regeneration by MSCs in chronic inflammatory microenvironments. © 2011 American Society for Bone and Mineral Research