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...     

骨形态发生蛋白在心血管系统的生理和病理意义

骨形态发生蛋白 (BMP)是一种高效骨诱导物质 ,是具有多种生物学功能的形态原 ,在细胞的增生、分化、凋亡以及原始细胞的定向、定型过程中发挥重要的作用。近年来 ,BMP在循环系统的发生和心血管疾病中的作用也引起了人们的重视。     

BMP家族的研究近况

骨形态发生蛋白是一组具有类似结构的高度保守的功能蛋白,能够在体内诱导骨和腱样组织形成,在肢体生长、软骨内骨化、骨折早期及肌腱修复时表达,从而发挥其骨发生、骨诱导、骨修复及肌腱修复作用。此外,骨形态发生蛋白对神经组织的形成以及在对神经元形成的类型和数量方面都起到一定的控制作用,并参与调节胚胎发育过程及造血祖细胞分化,某些成员还参与诱导细胞凋亡。     

含BMP的骨填充材料在骨肿瘤与瘤样病变手术中的应用

目的 探讨含骨形态发生蛋白(BMP)的骨填充材料在骨肿瘤及瘤样病变手术中的临床应用价值。方法本组骨肿瘤及瘤样病变患者34例，男20例，女14例。骨填充材料(金骨威、金世植骨灵)应用方法：病灶刮除术骨缺损填充：灭活术后骨缺损填充；病灶切除后在骨干一假体结合部或骨干一同种异体1／4关节结合部植入骨填充材料。肿瘤及瘤样病变类型包括骨纤维结构不良、骨巨细胞瘤、骨肉瘤、骨囊肿、动脉瘤样骨囊肿、内生软骨瘤、软骨粘液样纤维瘤、非骨化性纤维瘤、骨母细胞瘤。观察患者术后全身及局部反应和影像学变化。结果平均随访时间13．5个月。全部患者均无全身不良反应，除1例创口二期愈合外，余病例未见明显局部反应。X线片显示术后3～6个月即有填充材料降解和骨替代现象发生。结论在骨肿瘤与瘤样病变手术中应用含BMP的骨填充材料代替自体或异体骨移植，不增加创伤，并发症少，术后基本无不良反应，且骨缺损修复效果满意，是理想的骨缺损填充材料。     

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     

LPS激活TLR4抑制BMP9诱导iMEFs成骨分化

目的研究脂多糖(LPS)激活的Toll样受体4(TLR4)信号对骨形态发生蛋白9(BMP9)诱导永生化小鼠胚胎成纤维细胞(i MEFs)成骨分化的影响。方法细胞免疫荧光检测TLR4/NF-κB信号通路的激活;LPS,BAY11-7082和BMP9处理iMEFs,ALP染色和活性检测i MEFs早期成骨分化能力;茜素红S染色检测晚期成骨分化能力;半定量PCR和Western blot检测晚期成骨基因OCN和OPN表达;Western blot检测Smad1/5/8磷酸化水平;半定量PCR和Western blot检测成骨关键转录因子Runx2和Dlx5的表达。结果 LPS成功激活TLR4/NF-κB信号通路;LPS抑制BMP9诱导的ALP染色和活性(P0.01)、钙盐沉积、OCN的mRNA和蛋白质表达(P0.05)、OPN的mRNA(P0.01)和蛋白质(P0.05)表达、Smad1/5/8信号通路激活(P0.01)、Runx2的mRNA和蛋白质表达(P0.05)、Dlx5的mRNA(P0.01)和蛋白质(P0.05)表达,BAY11-7082可以部分逆转LPS的抑制作用(P0.05)。结论 LPS激活TLR4可以通过NF-κB信号通路抑制BMP9诱导的iMEFs成骨分化。     

富血小板纤维蛋白对兔下颌骨牵引成骨区骨形态发生蛋白-4表达的影响

目的:探讨富血小板纤维蛋白(PRF)对牵引成骨区骨形态发生蛋白-4(BMP-4)表达的影响。方法:25只大耳白兔随机分2组,分别行双侧下颌骨皮质骨切开术,一侧下颌骨牵引间隙放置PRF膜作为实验组,对侧作为对照组,分别于稳定期第3、7、14、21、28天处死一组动物,切取牵引间隙处骨痂行H-E染色和BMP-4免疫组织化学显色,细胞图像分析仪测量牵引间隙处骨痂BMP-4表达情况。结果:下颌牵引延长后牵引间隙均有新骨形成,免疫组织化学显色显示BMP-4主要定位于成骨细胞的细胞质中。实验组在稳定期3、7、14、21 d BMP-4表达的阳性细胞率和阳性面积百分比均显著高于对照组,稳定期28 d BMP-4表达的阳性细胞率和阳性面积百分比与对照组比较差异均无统计学意义。结论:PRF能促进兔下颌骨牵引成骨区新骨的生成,BMP-4可能在牵引成骨过程中调控组织细胞应力信号传递,发挥成骨作用。     

脱细胞松质骨复合骨形态发生蛋白2异位成骨的实验研究

目的制备脱细胞松质骨作为骨形态发生蛋白2（BMP-2）载体。观察其异位成骨状况。方法取猪椎体松质骨,做脱细胞、脱脂处理。以兔为实验动物,将BMP-2与脱细胞松质骨复合,植入皮下组织．复合兔自体新鲜红骨髓及单纯脱细胞骨植入作为对照。另将脱细胞松质骨小柱复合BMP-2植入兔听泡内．以不含BMP-2脱细胞松质骨作为对照。术后3个月取标本行病理学检查。结果术后兔健康状况良好．术后3个月材料形状无明显变化．周围组织有少量血管增生．无明显免疫排斥现象,实验组病理学检查发现有新骨形成．对照组中复合自体红骨髓材料中有少量新生骨．单纯材料组仅有纤维结缔组织充填。植入听泡的复合BMP-2脱细胞松质骨与听泡骨壁接触部位结合紧密．表面被再生黏膜覆盖．病理学检查发现有新骨形成,而对照耳仅有黏膜覆盖,无新骨形成。结论脱细胞松质骨复合／BMP-2具有诱导成骨能力．并可在听泡空腔特殊部位诱导成骨．是一种很好的异位诱导成骨方法。     

注射型rhBMP-2骨修复材料对兔桡骨骨缺损修复的实验研究

探讨以纤维蛋白胶(fibrin sealant,FS)为载体,复合重组BMP-2(rhBMP-2)的注射型骨修复材料,修复兔桡骨节段性骨缺损的能力,为其临床应用提供实验依据。将实验动物分为:实验组(FS rhBMP-2)、对照组(FS)。于28只新西兰白兔右侧桡骨干处造成1.5cm缺损,然后严密缝合皮下组织及皮肤,将各组材料经正常皮肤注射骨缺损处,术后4、8、16、24周进行放射学、组织学和骨密度等方法检查,对其成骨效应进行研究。结果表明:实验组(FS rhBMP-2)骨缺损区在成骨活跃程度、骨密度和再生髓腔结构等方面均显著优于对照组(FS),使骨缺损得到了彻底修复(P<0.01);对照组不能产生骨性愈合。由此说明以纤维蛋白胶为载体复合rhBMP-2的注射型骨修复材料具有高效的骨修复能力。     

轴向应力在延长段骨痂生长愈合中的作用

目的：探讨轴向应力调节在延长段骨痂愈合中的作用。方法：采用双平面微型半环式外固定延长支架，对30只兔胫腓骨进行延长。对照组延长2 cm，实验组在达到2 cm后继续延长3 mm作为储备，此后10 d每日行牵拉、压缩调节各1次，调节幅度0.5 mm。10 d后每周短缩加压1次，每次1 mm，共3次。所有操作结束后，即第58 d将动物处死，并对骨延长段行X线片、骨密度及组织学检测。结果：两组动物在延长结束时X线摄片检查无明显差异，延长段已有骨痂生长。处死后，两组延长段骨痂X线表现不同：对照组延长段中央部可见骨痂连续、皮质未形成。实验组除可见骨痂连续外，还有连续的皮质及髓腔贯通。双能X线骨密度测量仪对两组延长段行骨密度测定显示：对照组骨密度(0.17±0.04) g/cm3，实验组骨密度(0.21±0.04) g/cm3，实验组骨密度较对照组高约20%(P<0.05)。组织学检查显示：对照组中可见大量团聚软骨细胞、骨小梁紊乱，无明显骨皮质、髓腔形成。实验组中可见有皮质形成，部分髓腔已形成，无明显团聚的软骨细胞。结论：骨延长结束后采用轴向应力调节及短缩加压可促进骨愈合。     

多发性骨髓瘤负性相关基因DAZAP2的真核表达及定位

目的 构建无精症相关蛋白2（DAZAP2）真核表达重组载体, 对基因进行细胞定位. 方法提取1例正常人骨髓单个核细胞总RNA, 以逆转录产物作为模板,PCR扩增DAZAP2的开放阅读框（ORF）.采用定向克隆法与真核表达载体pEGFP-N1连接,转染大肠杆菌DH5α,经双酶切及测序证实.脂质体法转染COS7细胞后,运用Western 印迹及免疫定位技术检测表达产物.结果 测序证实真核表达重组质粒的阅读框没有发生改变,转染重组质粒的细胞表达融合蛋白DAZAP2-EGFP,主要在COS7细胞质中表达.结论 成功获得了DAZAP2真核表达重组质粒并有效地表达重组融合蛋白,DAZAP2主要定位在细胞质中的泡状分泌结构上.     

家兔骨延长术中固定刚度对骨愈合的影响

目的探讨家兔骨延长术中固定刚度对骨痂生长和骨愈合的作用效果,为临床骨延长术选择最佳固定刚度提供参考依据。方法在骨延长动物模型截骨愈合的过程中,对模型动物使用外固定架固定。通过改变克氏针的直径(1.0 mm和1.5 mm),获得不同的固定刚度。截骨愈合后获取骨痂的HE染色片、X线平片、患肢与健肢负重力比值等,用自主开发的软件计算患足的侧位X线片上最弱截面与最强截面的惯性矩比值,计算正位X线片的骨痂总面积,分析这些参数与所采取的固定刚度的关系,描述不同的固定刚度对于骨痂形成及骨愈合所产生的作用效果。结果截骨后,随着治疗时间的延续,患肢的侧位X片上最弱截面与最强截面的惯性矩比值先下降到0.15±0.10,随后逐渐上升到0.44±0.12;患肢与健肢负重力比值由0.49±0.04逐渐上升到0.81±0.06;正位X线片骨痂总面积由80.03 mm2±50.04mm2逐渐上升到134.81 mm2±39.73 mm2。上述三项指标,在1.0 mm和1.5 mm直径克氏针固定组之间的差异均没有统计学意义。两组动物X线片骨痂总面积测量结果显示,1.0 mm克氏针固定组骨痂面积稍大于1.5 mm克氏针固定组;两组动物的骨标本HE染色结果显示,1.0 mm克氏针固定组新生骨组织活跃程度比1.5 mm克氏针固定组稍强。结论使用1.0 mm和1.5 mm克氏针都能够使截骨端愈合;两种固定刚度对患肢的侧位X线片上最弱截面与最强截面的惯性矩比值、患肢与健肢负重力比值的影响没有统计学意义;使用1.0 mm克氏针固定可以使截骨端产生更多的骨痂,增强新生骨组织的活跃程度。     

Crosstalk between neuropeptides SP and CGRP in regulation of BMP2-induced bone differentiation

ABSTRACT

Aim of the study: The peripheral nervous system is involved in regulation of bone metabolism via sensory and sympathetic innervation. Substance P (SP) and calcitonin gene-related peptide (CGRP) are two sensory neuropeptides that have been associated with regulation of osteogenic differentiation. However, the interaction between SP and CGRP both with each other and the bone morphogenetic protein 2 (BMP2) in regulation of osteogenic differentiation has not been studied. Therefore, the aim of this study was to investigate the interaction between SP and CGRP on BMP2-induced bone differentiation using model progenitor cells. Materials and methods: C2C12 myoblasts and MC3T3 pre-osteoblasts were treated with SP and CGRP, both individually and in combination, in the presence of BMP2. The effects of the neuropeptides on BMP2-induced osteogenic differentiation were assessed by measuring alkaline phosphatase (ALP) activity, mineralization, and expression of osteogenic markers. Results: Both SP and CGRP enhanced BMP2 signaling, Runx2 mRNA expression, as well as mineralization in vitro. Co-stimulation with SP and CGRP resulted in down-regulation of BMP2-induced bone differentiation, suggesting potential crosstalk between the two neuropeptides in regulation of BMP2 signaling. Conclusions: Based on the results shown here, CGRP can mitigate augmenting effects of SP on BMP2 signaling and the three pathways potentially converge on Runx2 to regulate BMP2-induced bone differentiation.     

骨形成蛋白局部基因治疗在骨修复中的应用

骨形成蛋白(bonemorphogeneticproteins熏BMPs)是一组多功能的分泌性蛋白质,最主要的作用是在体内诱导异位和原位新骨、软骨及与骨组织有关的结缔组织如肌腱及韧带的形成,故可用于骨修复的局部基因治疗。本文简要介绍了目前BMP局部基因治疗在骨修复中的应用情况,包括所用的方法、载体、载体细胞及在动物模型中的疗效。另外,还简述了两个新发现的与BMP用于骨修复有关的转录因子:Cbfal和Osterix。     

骨巨细胞瘤中PTEN基因与PCNA的表达

目的 探讨PTEN与骨巨细胞瘤中破骨样多核巨细胞的关系。方法 采用免疫组化染色方法检测27例骨巨细胞瘤PTEN蛋白与PCNA的表达、PCR检测骨巨细胞瘤PTEN基因的外显子。结果 77．8％(21／27例)骨巨细胞瘤中仅破骨样多核巨细胞PTEN蛋白呈强表达，PCNA不表达；而间质细胞基本不表达PTEN蛋白，但具有不同比例的PCNA阳性细胞。在所分析的8例骨巨细胞瘤中，PCR均检测到PTEN基因的外显子。结论 PTEN在GCT破骨样多核巨细胞的过表达可能是骨巨细胞瘤形成原因之一。     

生物陶瓷及其BMP和TGF复合物修复节段性骨缺损及成骨效应的研究

目的 制备生物活性陶瓷细胞外基质复合材料,并通过动物体内骨植入研究,探讨人工骨材料对骨缺损的修复作用及相互作用机理,为骨替代材料临床应用提供依据.方法 合成TCP、CHA、HA,并将其作为BMP的载体,制备成TCP/BMP、CHA/BMP复合材料,植入兔桡骨10 mm骨缺损,同时加入TGF-β1,同时以单纯的TCP、CHA、HA材料组做对照.通过X线摄片及生物力学测定,扫描电镜及组织学染色分析等手段,观察新骨形成及材料的降解规律.结果 术后动物均无不良反应.复合材料组植入2周时,骨断端部位可见软骨细胞;4周时可见新生软骨及骨组织,并向板层骨转化;8周时材料界面可见板层骨形成,TCP、CHA材料明显降解吸收,骨形成量明显增加;16周时材料界面新生骨趋向成熟,CHA材料降解区域由大量板层骨、骨髓组织填充;24周时新骨形成进一步增加,骨组织接近正常,但HA降解不明显,复合材料组新骨形成量明显高于相应的单纯材料.骨组织标本放射学及扫描电镜检测结果与组织观察结果基本一致.16周生物力学测定最大负载、弯曲及张力指标接近正常,与相应的单纯材料相比差异有显著性意义,说明细胞外基质的加入不仅有效地促进了新骨的形成,同时也加速了新骨的钙化.结论 三种生物陶瓷是细胞外基质的理想载体,生物陶瓷基质复合材料对骨缺损有较强的修复能力,其中可降解生物陶瓷将是一类较为理想人工骨替代材料.     

A single-nucleotide polymorphism in the human bone morphogenetic protein-4 (BMP 4) gene

A polymorphic site has been found in the human bone morphogenetic protein-4 (BMP4) gene. To our knowledge, it is the first defined polymorphism in this gene, being present with similar frequencies in Caucasian, Hispanic, and African populations. Received: July 21, 1998 / Accepted: August 25, 1998     

NaOH消蚀骨基质材料的研制及其修复骨缺损实验研究

目的:制备骨基质支架并与自体红骨髓联合移植修复兔桡骨节段性骨缺损,探讨该支架作为骨组织工程载体的可行性。方法:采用NaOH消蚀技术,制备出家兔骨细胞外基质支架,行扫描电镜观察及生物相容性实验,并与自体红骨髓联合移植于兔桡骨节段性骨缺损模型,通过X线、生物力学等检查,比较其联合红骨髓及单纯支架移植修复节段性骨缺损的疗效。结果:(1)经NaOH消蚀处理后,骨组织中的细胞成分被彻底清除,细胞外基质成分-胶原纤维仍维持三维立体网状结构;无明显排异反应且可降解吸收。(2)支架+自体红骨髓修复骨缺损,4周即出现成骨现象,8周可修复骨缺损;单纯支架移植,约在12周修复。生物力学测试结果,复合红骨髓组抗压强度大于对照组(P<0.05)。结论:此方法制备的骨基质材料与红骨髓联合,可有效地修复节段性骨缺损,是理想的骨组织工程天然载体。     

外源性胰岛素样生长因子1基因在大鼠骨髓基质细胞中的表达及对其生物学行为的影响

目的：观察人胰岛素样生长因子1（hIGF-1）基因转染大鼠骨髓基质细胞（BMSC）后产物的表达及对BMSC特征的影响.方法：构建hIGF-1逆转录病毒载体并转染BMSC,嘌呤霉素筛选,RT-PCR和ELISA法检测hIGF-1表达,MTT及美蓝、碱性磷酸酶钙钴、苏丹Ⅲ染色观察转染后BMSC增殖、集落形成及分化,并分析药物筛选对其增殖的影响.结果：转染BMSC经筛选后,IGF-1表达的增幅高于未经筛选者（10.7倍：6.7倍）.与空质粒转染组比较,未经筛选的BMSC增殖加快,而经筛选者增殖和集落形成能力降低,向脂肪及成骨细胞分化增强.结论：基因修饰可成功构建高表达IGF-1的BMSC,并促进其增殖和自然分化,但嘌呤霉素筛选对其自我更新能力有负面作用.     

小鼠骨髓成熟与不成熟树突状细胞中RelB基因的表达

目的:探讨体外分离培养的小鼠骨髓来源的成熟与未成熟DC中核转录因子RelB(avianreticuloendotheliosisviral(v-rel)oncogenerelatedB)基因的表达。方法:无菌从C57BL/6小鼠股骨和胫骨中取出骨髓细胞,利用rmGM-CSF和rmIL-4联合诱导骨髓前体细胞产生未成熟的DC,未成熟的DC在培养结束前18h经LPS刺激获得成熟的DC,用流式细胞术分析它们的表型,用RT-PCR和免疫荧光染色法检测成熟与未成熟DC中,RelBmRNA和其蛋白的表达。结果:流式细胞术分析显示未成熟的DC中MHC-Ⅱ类分子和共刺激分子(CD86和CD40)呈低水平表达;而成熟的DC则呈高水平表达。RT-PCR和免疫荧光染色法检测结果均显示,RelB基因在未成熟的DC中呈低水平表达;而在成熟的DC中呈高水平表达,两者比较具有统计学意义(P<0.01)。结论:RelB基因的表达与小鼠骨髓来源的DC的成熟状态密切相关。抑制DC中RelB基因的表达,有可能诱导产生具有耐受原性的未成熟的DC。