经典Wnt信号通路对细胞成骨分化的调控作用

Wnt信号通路是参与体内多种器官发育和组织新陈代谢的保守性通路,可分为经典和非经典Wnt信号通路.其中,经典Wnt信号通路通过调节下游的成骨相关转录因子调控细胞成骨分化、骨基质形成和矿化,且在细胞分化的不同阶段发挥不同的调控作用.此外,经典Wnt信号通路还调控牙周组织干细胞成骨分化,该作用受外界微环境的影响.加深对经典Wnt信号通路的认识有助于治疗相关的骨疾病.     

三维培养人牙周膜干细胞的形态、活性及成骨分化能力北大核心

背景:牙周膜干细胞作为牙源性间充质干细胞一员,是近年来牙周骨组织工程的研究热点。由于干细胞数量不足以及微环境的影响,牙周组织再生能力往往无法满足治疗的需要。近年来,片状培养细胞片和三维培养细胞球体作为单细胞悬浮注射的替代品,能够有效改善数量不足和微环境等问题,成为组织工程的研究趋势。但是目前运用三维培养技术形成牙周膜干细胞球体的研究较少。目的:探究三维培养技术对人牙周膜干细胞形态、活性及成骨分化的影响。方法:采用改良酶消化法培养人牙周膜干细胞并进行细胞鉴定。通过细胞骨架和细胞核荧光标记检测细胞球体的形态;通过Live/Dead染色试剂盒检测细胞球体的活性;通过碱性磷酸酶活性、成骨相关基因表达水平分析三维培养技术对人牙周膜干细胞成骨分化的影响。结果与结论:①人牙周膜干细胞球体形态及活性呈时间依赖性变化。随时间增长,细胞球直径变小,球体核心死亡细胞增加;②与二维培养比较,成骨诱导3 d时三维培养人牙周膜干细胞的碱性磷酸酶活性及成骨诱导3,4,7 d时成骨相关基因的表达增加,β-catenin的表达增加,提示三维培养技术可促进人牙周膜干细胞成骨分化,可能与Wnt/β-catenin通路有关。     

牙周膜干细胞促进牙周组织再生的影响因素

背景:牙周病是一种牙齿支持组织的慢性炎症,这些组织的破坏导致牙齿缺失.牙周组织再生是牙周治疗的最终目标.目的:综述牙周膜干细胞的生物学特性及其在促进牙周组织再生方面的各种影响因素.方法:应用计算机检索PubMed、CNKI、万方、ScienceDirect、Medline数据库,以"Periodontal ligame...     

脂肪干细胞成骨分化的研究进展

创伤或肿瘤导致的骨缺损是骨科、整形修复科、口腔颌面外科等科室的常见疾病,现有的治疗手段均有一定局限性。脂肪干细胞(ASC)是来自脂肪组织的多能干细胞,基于ASC的干细胞疗法和骨组织工程,为骨缺损的修复和再生提供了新的思路。ASC成骨分化是多种基因、蛋白和信号通路相互作用的复杂过程,其中Runx2和Osterix、Wnt、骨形成蛋白、Notch、成纤维细胞生长因子、环磷腺苷/蛋白激酶A、Hedgehog、丝裂原活化蛋白激酶等均扮演了重要角色。体外化学诱导ASC的成骨分化已经非常成熟,利用细胞共培养和各种支架也可诱导ASC的成骨分化。验证ASC分化成骨的方法包括茜素红染色和相关基因与蛋白的检测。影响ASC成骨分化的因素包括供体种属、年龄、脂肪获取部位等供体因素,培养液糖浓度、ASC的代数、冻存等实验因素,血管内皮细胞生长因子、生长分化因子、胰岛素样生长因子、转化生长因子β、尼尔样1型分子、LIM矿化蛋白1、低氧诱导因子1、肿瘤坏死因子α、干扰素γ、IL-6等生长因子,糖皮质激素、雌激素、胰岛素、褪黑素、瘦素等激素,一氧化氮、组蛋白H1、白藜芦醇、曲古抑菌素A、小檗碱、硼替佐米、阿司匹林、辛伐他汀等化学因子及药物,电磁场和超声波等物理因素,拉伸力和剪切力等生物力学因素,钙、锌、锂、锶、硒等金属或非金属离子,微小RNA以及富血小板血清和富血小板纤维蛋白、降钙素基因相关肽、中药和咖啡因等其他因素。本文总结了ASC成骨分化的过程,分析了相关基因和信号通路,回顾了诱导和验证方法,讨论了主要影响因素及其机制,并展望了未来研究方向。     

炎症与正常牙周膜来源牙周膜干细胞的成骨分化能力和自噬水平

背景：炎症影响牙周膜干细胞的成骨分化,同时牙周膜干细胞的成骨能力与自噬水平密切相关,但是炎症是否影响牙周膜干细胞成骨分化不同阶段的成骨能力与自噬水平尚未见相关报道。目的：探讨牙周膜干细胞在牙周炎和正常状态下的碱性磷酸酶表达和自噬水平。方法：分离培养健康人群与牙周炎患者的牙周膜干细胞,进行Vimentin、pan-CK和Stro-1荧光染色。正常和炎症牙周膜干细胞成骨分化3,7,14d时,Westernblot检测碱性磷酸酶、LC3B、Beclin1、ATG5的蛋白表达,real-time PCR检测碱性磷酸酶、骨唾液蛋白、骨钙素、Runx2、LC3B、Beclin1、ATG5的mRNA表达。结果与结论：(1)牙周膜干细胞内Stro-1阳性表达,Vimentin阳性表达,pan-CK阴性表达;(2)成骨分化3,7,14 d,与正常牙周膜干细胞相比,炎症牙周膜干细胞所形成的矿化结节明显减少(P <0.01),碱性磷酸酶的蛋白和mRNA表达明显降低(P <0.05),骨唾液蛋白、骨钙素、Runx2的mRNA表达明显降低(P <0.05);(3)成骨分化7,14 d,与正常牙...     

不同浓度钙离子干预人牙周膜干细胞的增殖和成骨分化

背景：钙离子作为第二信使,调控着众多的生理过程,但在牙周膜干细胞成骨分化方面的生物学效应尚不明确。目的：探讨钙离子在人牙周膜干细胞增殖和成骨分化过程中的作用。方法：使用含钙离子浓度为0(对照组),1,2,5,10,15 mmol/L的完全培养基及成骨诱导液对第3代人牙周膜干细胞进行增殖能力检测及成骨诱导。培养1,3,5,7 d使用CCK-8检测细胞增殖能力;在成骨诱导第3,7天采用Real-Time PCR和Western blot检测RUNX2、OPN、OCN的基因及蛋白表达;成骨诱导第14天时进行茜素红染色分析人牙周膜干细胞的成骨矿化情况。结果与结论：(1)CCK-8检测结果显示,2,5 mmol/L钙离子组人牙周膜干细胞在第5,7天的增殖能力优于对照组(P <0.05);(2)体外成骨诱导7 d后,5,10 mmol/L钙离子组人牙周膜干细胞中RUNX2、OPN、OCN的表达高于对照组(P <0.05);(3)体外成骨诱导14 d后,含钙离子组人牙周膜干细胞的矿化结节数量均高于对照组(P <0.05);(4)以上结果表明,在一定浓度范围内,钙离子可促进人牙周膜干...     

牙周膜干细胞成骨分化中细胞因子的作用

背景：牙周膜干细胞是牙周组织中的成体干细胞,具有高度增殖、自我更新能力和多分化潜能。促进牙周膜干细胞向成骨细胞分化有助于牙周疾病的治疗。 目的：观察胰岛素样生长因子1和成纤维细胞生长因子2对牙周膜干细胞向成骨细胞分化的影响。 方法：采用胶原酶消化人牙周膜组织,获得牙周膜干细胞,经体外鉴定、扩增后,通过倒置显微镜、苏木精-伊红染色、流式细胞仪对牙周膜干细胞进行生物学检测。分别在成骨细胞诱导培养液中加入成骨诱导液(对照组)及胰岛素样生长因子1和成纤维细胞生长因子2持续诱导7,14 d后,进行碱性磷酸酶染色、碱性磷酸酶活性检测,以及茜素红染色,并用实时定量PCR法检测向成骨细胞分化的标志性基因的表达情况。 结果与结论：胰岛素样生长因子1刺激组的碱性磷酸酶活性以及钙化结节明显高于对照组,Runx2、Alp、col-1的mRNA呈高表达;成纤维细胞生长因子2刺激组的碱性磷酸酶活性以及钙化结节也高于对照组,Runx2、Alp、col-1的mRNA表达量也高于对照组。提示胰岛素样生长因子1和成纤维细胞生长因子2在不同程度上促进体外培养的牙周膜干细胞向成骨细胞方向分化。     

尿酸对人骨髓间充质干细胞成骨分化过程中Wnt信号通路的影响

背景：尿酸作为一种内源性的抗氧化剂,其抗氧化、抗DNA 损害作用及发挥促成骨作用近年受到关注。目的：探讨不同浓度尿酸对人骨髓间充质干细胞向成骨细胞分化过程中Wnt/β-catenin 信号通路相关基因表达的影响。方法：采用全骨髓贴壁法体外分离培养健康成年人骨髓间充质干细胞,培养至第3代时,用含不同浓度尿酸(0,140,280,560 μmol/L)的成骨诱导液进行成骨向诱导分化培养,检测细胞成骨分化过程中碱性磷酸酶活性、增殖能力以及Wnt信号通路中Wnt-3α,β-catenin mRNA的表达。结果与结论：各组细胞碱性磷酸酶染色为阳性,尿酸干预后各组细胞碱性磷酸酶活性和增殖能力增高,Wnt信号通路相关基因Wnt-3a、β-catenin的表达上调,且呈现浓度依赖性,各指标在实验组与对照组间比较以及实验组组间比较,差异均有显著性意义(P < 0.05)。结果显示尿酸可通过促进Wnt-3a/β-catenin信号通路进而促进骨髓间充质干细胞向成骨细胞增殖和分化,具有浓度依赖性。 中国组织工程研究杂志出版内容重点：干细胞;骨髓干细胞;造血干细胞;脂肪干细胞;肿瘤干细胞;胚胎干细胞;脐带脐血干细胞;干细胞诱导;干细胞分化;组织工程     

基因工程促进脂肪干细胞成骨分化的研究进展

<正>大节段骨缺损是骨科、整形外科的常见疾病,严重影响患者的外形和功能。目前临床上常用自体骨移植修复,但这种方法存在着供区骨组织有限、易坏死等缺点。在过去的几十年中,骨组织再生、干细胞移植等方法为修复大量骨组织缺失提供了新的策略。脂肪干细胞(ASCs)是来自脂肪的多能干细胞,可以通过处理诱导分化为成骨细胞,实现骨再生,具有巨大的临床应用潜力。多年来,随着基因工程技术的不断发展,出现了许多对ASCs进行基因修饰以促进其成骨的方法,     

大麻二酚促进人牙周膜干细胞增殖和成骨分化

背景:大麻二酚是大麻中主要的非精神活性成分,具有抗炎、抗氧化等药理活性,最近研究表明,大麻二酚能有效促进前成骨细胞和间充质干细胞成骨分化,但大麻二酚对人牙周膜干细胞增殖和成骨分化的影响尚不明确.目的:探究大麻二酚对人牙周膜干细胞增殖和成骨分化的影响.方法:采用组织块法分离培养人牙周膜干细胞,通过形态学观察、流式细胞术分...     

影响骨髓间充质干细胞成骨分化的力学信号传导机制研究进展

骨髓间充质干细胞(bone marrow stem cell,BMSC)是一种具有多向分化潜能的成体干细胞,适量的力学刺激能促进BMSC向成骨细胞分化。近几年来,一些学者利用力学刺激作用于体外培养的BMSC,促进其向成骨细胞分化,并且对其诱导分化的机制进行了大量研究。尽管这一机制目前尚不十分清楚,但是已有的研究表明,多条信号通路参与了该力学信号传导。本文就国内外近几年来关于力学信号影响BMSC成骨分化的信号转导机制研究进展做一综述。     

Hippo-YAP信号通路对人羊膜上皮细胞成骨分化的影响

背景：人羊膜上皮细胞作为新型种子细胞,在骨损伤修复中具有重要作用。目的：探讨与成骨细胞共培养环境下人羊膜上皮细胞成骨分化的潜在调节机制。方法：使用酶消化法提取人羊膜上皮细胞,实时细胞分析系统xCELLigence RTCA S16检测原代细胞增殖情况,使用transwell将人羊膜上皮细胞与成骨细胞共培养,并加入siRNA-YAP1干预,通过检测人羊膜上皮细胞的成骨相关蛋白评估成骨分化情况。结果与结论：(1)原代人羊膜上皮细胞在12 h内可完成贴壁,并在24-48 h进入指数增长期;(2)共培养过程中,人羊膜上皮细胞表现出成骨分化趋势,Hippo信号通路中YAP1蛋白表达增高;(3)在共培养过程中加入siRNA-YAP1后,Hippo信号通路中YAP1蛋白表达降低,同时人羊膜上皮细胞成骨分化能力减弱。     

骨髓间充质干细胞成骨分化中的微小RNA及Wnt通路

背景：有差异性表达的微小RNA在成骨细胞的增殖和分化中发挥广泛而又重要的作用,但其作用机制、作用靶点还不甚清楚,是近年来的研究热点。 目的：对微小RNA通过Wnt信号通路调节成骨分化方面的研究现状及新进展作一综述。 方法：应用计算机检索2000年1月至2012年1月CNKI和PubMed数据库,在标题和摘要中以“MicroRNA,Wnt通路,成骨分化”或“MicroRNA,Wnt pathway,osteogenesis”为检索词进行检索。选择文章内容与微小RNA经典Wnt通路促进成骨分化有关者,同一领域文献则选择近期发表或发表在权威杂志的文章。初检得到205篇文献,最终选择33篇文献进行综述。 结果与结论：微小RNA是近年来生命科学的研究热点,越来越多的研究表明微小RNA作用于经典Wnt信号通路在成骨分化过程中发挥了重要作用。了解微小RNA在成骨分化中的调控机制是骨组织工程化培养的基础,具有巨大的应用前景。目前关于微小RNA的研究工作还处于起步阶段。     

人生长激素对人牙周膜干细胞增殖及成骨分化的影响

背景:生长激素已被证明对于非牙源性间充质干细胞的增殖和骨向分化有促进作用,但对于人牙周膜干细胞的生物学效应还不明确.目的:探讨人生长激素对人牙周膜干细胞增殖以及成骨分化的影响.方法:用含0(对照组),10,100,200μg/L人生长激素的α-MEM完全培养基干预第3代人牙周膜干细胞,分别在第1,3,5,7天采用CCK...     

人血管周围干细胞成骨分化及Wnt/β-catenin信号通路的调控

背景：血管周围干细胞来源于成体脂肪组织,获取容易且干细胞比较均质,具有较强的增殖和多向分化潜能。目的：通过体外、体内实验探讨人血管周围干细胞的成骨分化能力,以及Wnt/β-catenin信号通路的调控作用。方法：抽脂来源的人脂肪组织,经荧光激活细胞分选法提取血管周围干细胞,第1代血管周围干细胞进行成骨诱导分化,分为空白对照组、成骨诱导组及Wnt信号通路抑制组,成骨诱导第5天行碱性磷酸酶染色,第10天行茜素红染色,第7天通过Western blot检测Runt相关转录因子2蛋白表达。制备血管周围干细胞复合纳米羟基磷灰石/聚乳酸-羟基乙酸共聚物支架材料,通过无胸腺小鼠胫骨单皮质缺损模型,研究血管周围干细胞在体内的骨修复效果。结果与结论：(1)每100 m L脂肪中含有基质血管成分细胞为(1.82±0.32)×10⁷,活细胞占(82.72±5.37)%,经荧光激活细胞分选法分选,血管外膜细胞(CD34⁺、CD45^-、CD146^-)比例为(17.66±1.05)%、血管外周细胞(CD146⁺     

补肾活血胶囊介导Hedgehog信号通路调控大鼠骨髓间充质干细胞成骨成脂分化

背景:激素性股骨头坏死是骨科常见的进行性难治性疾病,严重影响患者的正常生活和工作。骨髓间充质干细胞成骨成脂分化异常被证实参与了激素性股骨头坏死的发生发展及防治,但其作用机制尚不清楚。目的:观察补肾活血胶囊对糖皮质激素处理的骨髓间充质干细胞成骨-成脂分化及Hedgehog信号通路相关因子的影响。方法:分离培养SD大鼠骨髓间充质干细胞,运用不同剂量的补肾活血胶囊含药血清及糖皮质激素干预,CCK-8法检测细胞增殖活性,茜素红染色和油红O染色观察骨髓间充质干细胞成骨和成脂分化情况,Western blot检测细胞中成骨、成脂及Hedgehog信号通路相关因子的蛋白表达变化。结果与结论:①补肾活血胶囊含药血清不仅能促进正常大鼠骨髓间充质干细胞的增殖,而且能明显改善糖皮质激素对骨髓间充质干细胞增殖的抑制效应;②成骨诱导3周后,补肾活血胶囊含药血清组与空白对照组相比成骨诱导能力增强,尤其是补肾活血胶囊中剂量组表现出更高的成骨活性;③成脂诱导2周后,油红O染色显示补肾活血胶囊含药血清组与空白对照组相比阳性染色面积均明显减少,其中补肾活血胶囊中剂量组抑制程度最为明显;④各组干预3 d后,Western blot检测显示补肾活血胶囊含药血清均能增强骨髓间充质干细胞中成骨因子Runx2、Col1a1和Hedgehog信号通路相关因子Shh、Gli1的蛋白表达,减弱成脂因子PPARγ、C/EBPα的蛋白表达;⑤结果表明,补肾活血胶囊含药血清能介导Hedgehog信号通路促进骨髓间充质干细胞成骨分化、抑制其成脂分化。     

地塞米松诱导牙周膜干细胞的定向成骨分化及凋亡

背景：牙周膜干细胞是一类起源于牙组织的成体干细胞,具有良好的成骨分化能力,有望在骨组织工程中得到应用。 目的：观察成骨诱导液对牙周膜干细胞成骨分化能力及细胞早期凋亡的影响。 方法：从原代牙周膜组织中分离得到牙周膜干细胞,以1×10⁴/cm²浓度铺板后开始诱导。利用1,10,100 nmol/L地塞米松、β-磷酸甘油钠、维生素C为成骨诱导剂,以碱性磷酸酶活性检测、茜素红矿化结节染色、荧光定量PCR等方法对细胞成骨情况进行鉴定,采用AnnexinV/PI双染法检测细胞凋亡情况。 结果与结论：地塞米松可有效诱导牙周膜干细胞成骨分化,可显著提高碱性磷酸酶活性,促进茜素红矿化结节形成,提高成骨相关基因骨粘连蛋白及Ⅰ型胶原表达。根据碱性磷酸酶活性和矿化结节实验结果,地塞米松的成骨诱导具有浓度梯度效应,其中100 nmol/L 地塞米松具有最佳成骨诱导能力。细胞凋亡结果提示,地塞米松诱导的成骨分化具有一定促凋亡作用,可诱导牙周膜细胞的早期凋亡。