骨骼肌异位成骨载体材料的研究进展

骨骼肌内异位成骨既可作为肌袋试验检测骨形成蛋白的活性，也为骨缺损的修复提供了一种可能的供骨。选用合适的载体材料是决定骨骼肌内异位成骨质和量的关键。传统的原位成骨的载体材料胶原、生物陶瓷、钙磷骨水泥、高分子多聚体、基质骨和新型注射型载体材料经改进后均可成为异位成骨的理想载体。本文介绍该方向的研究进展。     

骨形态发生蛋白异源二聚体(BMP2/7)诱导成骨的研究进展

骨形态发生蛋白(BMPs)异源二聚体较同源二聚体有更明显的诱导成骨效应,高效、低剂量起效且起效快的特点使其成为临床骨充填材料的最佳选择。本文介绍了异源二聚体BMP2/7诱导成骨的相关实验,并对相关机理研究做一概述,主要包括诱导成骨的相关受体、信号通路及反馈抑制研究,并对未来的研究进行了展望。     

力学刺激下BMP信号通路影响成骨分化的研究进展

骨组织的再生和重塑涉及复杂的力学刺激,而机械性诱导骨改建是牵张成骨、骨缺损修复、正畸牙移动生物学的重要理论基础。骨形态发生蛋白(bone morphogenetic proteins,BMPs)是调控骨骼发育的关键信号分子,在骨组织的发生及再生中起着重要作用。研究表明,激活BMP信号可增强成骨相关标志性基因的表达,促进骨形成。本文就力学刺激下参与骨向分化的BMP信号通路的相关研究进行综述。     

腺病毒介导的骨形态发生蛋白2基因转染肌卫星细胞诱导成骨的动物实验研究

目的观察腺病毒介导的BMP- 2基因转染肌卫星细胞后体内骨诱导能力。方法采用动物实验方法,将转染BMP- 2基因的绿色荧光蛋白（GFP）转基因鼠肌卫星细胞吸收到胶原支架上,然后将细胞胶原支架复合物移植入野生型129sv小鼠的后小腿肌肉中,应用X线片观察、组织学检查及荧光显微镜观察转染细胞的诱导成骨能力。结果用BMP- 2基因转染的肌卫星细胞复合胶原支架移植入野生型小鼠后小腿筋膜下肌肉后会产生异位骨形成,移植2周后其中有GFP阳性的成骨细胞和骨细胞,3周后形成良好的骨组织,4周时已形成成熟的骨组织,而且骨组织具有GFP荧光。对照组用胶原支架和未转染的肌卫星细胞移植,未出现诱导性异位骨形成。结论Ad- BMP2转染的肌卫星细胞以胶原为支架可以在肌肉内诱导骨组织形成。     

骨形态发生蛋白-2与碱性成纤维细胞生长因子在异位和原位成骨中的作用

目的通过骨髓基质细胞（BMSCs）的体外增殖和分化、异位成骨和原位成骨实验来观察骨形态发生蛋白-2（BMP-2）和碱性成纤维细胞生长因子（bFGF）在成骨过程中的作用。方法分别用含BMP-2、bFGF和BMP-2+bFGF的培养液体外培养Beagle犬的BMSCs,通过甲基噻唑基四唑（MTT）比色法测定细胞增殖水平,通过测定碱性磷酸酶（ALP）活性观察细胞的分化情况。将BMSCs与多孔磷酸钙（CPC）分别在含BMP-2、bFGF和BMP-2+bFGF的培养液中复合培养,制成复合材料,一部分植入裸鼠皮下,观察异位成骨情况,另一部分植入Beagle犬的种植体周围骨缺损区,经过荧光标记观察原位成骨情况。结果含有BMP-2+bFGF的培养液促进BMSCs增殖和分化的能力最强。异位成骨情况：BMP-2+bFGF组的成骨量较其他组明显增加,其新骨形成百分比为48.79%±11.31%,高于单一BMP-2组（30.71%±10.85%）和bFGF组（27.33%±9.67%）以及对照组（10.65%±6.05%）。原位成骨术后12周,BMP-2+bFGF组的矿化沉积率高于其他组,其差异有统计学意义（P<0.01）。结论在促进成骨方面,BMP-2和bFGF共同作用优于单一因子。     

骨骼肌卫星细胞体外培养及分化为成骨样细胞的实验研究

目的:评估骨骼肌卫星细胞(skeletalmusclesatellitecells,SMSCs)体外分化为成骨样细胞的能力,探讨骨骼肌卫星细胞作为骨组织工程种子细胞的可能性。方法:取新生Wistar大鼠骨骼肌,采用酶消化法分离出SMSCs,体外原代及传代培养,经腺病毒介导的人骨形成蛋白2(Ad-BMP2)基因转染后,行成骨细胞标志物活性的检测及细胞化学染色,并进行细胞体外矿化能力的测定。结果:转染后细胞的碱性磷酸酶(ALP)活性增强(P<0.01)且组织化学染色呈阳性,骨钙素及I型胶原的免疫细胞化学染色呈阳性,21d后见钙结节形成。结论:体外培养的骨骼肌卫星细胞可以向成骨方向转化,有望成为骨组织工程的种子细胞。     

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.     

富血小板血浆对鼠骨骼肌卫星细胞增殖及成骨活性的影响

目的:观察富血小板血浆(platelet-rich plasma,PRP)对体外培养的SD大鼠骨骼肌卫星细胞(muscle satellitecells,MSCs)增殖与诱导成骨的影响,探讨富血小板血浆诱导MSCs成骨的可能机制。方法:从SD大鼠心脏抽取全血,参照Landesberg法制备PRP,并进行全血和PRP中血小板(PLT)计数。取新生3～5 d的SD大鼠四肢骨骼肌,采用酶消化及差速贴壁法体外培养鼠MSCs,采用免疫组织化学的方法进行鉴定。四甲基偶氮唑盐法(MTT)观察不同浓度的自体PRP(1.6%、6.25%、12.5%)对MSCs增殖的影响;以碱性磷酸酶(ALP)钙钻法染色、ALP活性测定、茜素红染色及骨钙素和Ⅰ型胶原免疫组织化学染色法,检测PRP对MSCs向成骨细胞分化的诱导作用。结果:采用Landesberg法成功获取PRP;酶消化及差速贴壁的方法成功获取MSCs,desmin及α-sarcomeric actin免疫组织化学染色阳性;浓度为6.25%的PRP可明显促进MSCs的增殖;ALP钙钴法染色阳性,胞质内见大量黑色颗粒沉积;ALP活性较对照组增高明显(P<0.01);茜素红染色可见钙结节形成;骨钙素和Ⅰ型胶原免疫组织化学染色阳性。结论:PRP对体外培养的鼠MSCs增殖及成骨分化活性具有显著的促进作用。     

BMP应用于骨缺损修复的研究进展

<正>1965年,Urist[1]将脱钙的骨基质(deminemlized bone matrix,DBM)种植于动物的肌肉组织中,3周后在原来的肌肉组织中发现有大量的软骨组织及骨组织形     

组织工程成骨修复口腔颌面骨缺损的研究进展

组织工程（tissue engineering）是近年来兴起的一门新学科。其基本原理和方法是将体外培养扩增的正常组织细胞吸附于一种具有优良细胞相容性并可被机体降解吸收的生物材料上形成复合物，然后将细胞生物材料复合物植人人体组织、器官的病损部位。在作为细胞生长支架的生物材料逐渐被机体降解吸收的同时，细胞不断增殖、分化，     

复方骨形成蛋白生物膜植入牙槽窝的实验研究

目的:以骨形成蛋白、固定化凝血酶、头孢哌酮钠为主药,水溶性壳聚糖为主要膜材,制备复方骨形成蛋白牙槽生物黏附膜,植入大鼠牙槽窝观察其对拔牙后牙槽骨的影响。方法:选用大鼠54只,随机分为3组(实验组、单纯壳聚糖组、对照组),在拔除大鼠下颌切牙后牙槽窝内即刻植入复方骨形成蛋白生物膜、单纯壳聚糖及空白对照。3组动物于植入后3、6、9周时处死,切取下颌骨,用软X线机检查剩余牙槽嵴相对剩余高度、双能X线骨密度分析仪测定骨密度值、常规病理切片观察牙槽窝成骨情况。结果:植入后3、6、9周时实验组剩余牙槽嵴相对剩余高度和骨密度值均高于单纯壳聚糖组及对照组,差异有统计学意义(P<0.05);病理切片显示实验组牙槽窝成骨情况优于单纯壳聚糖组及对照组。结论:复方骨形成蛋白生物膜处方组成合理,是预防剩余牙槽骨吸收的有效方法之一,有一定的临床意义。     

骨形成蛋白2基因转染的人牙周膜成纤维细胞的骨诱导作用

目的　建立表达骨形成蛋白2 (BMP-2)的人牙周膜成纤维细胞(HPDLFs),观察其体内成骨作用,为牙周缺损修复基因疗法的建立提供实验依据。方法　采用脂质体载体将人BMP-2噬菌粒表达载体pBK-B2转染至 HPDLFs。利用免疫组化ABC法检测转染细胞内BMP-2蛋白的表达,并于无菌条件下将转染细胞注射于裸鼠股部肌肉内,21 d后取材,苏木精-伊红染色观察肌肉组织内骨形成情况。结果　BMP-2基因转染后HPDLFs内有BMP- 2蛋白的表达。在注射BMP-2基因转染细胞的肌肉组织内可见明显的新骨形成。结论　BMP-2基因成功转入HP- DLFs中并得到有效表达,转染BMP-2基因的HPDLFs能够在体内诱导新骨形成。     

同源盒蛋白Msx1在骨形成蛋白-4成骨效应中的作用

目的:研究同源盒蛋白Msx1在骨形成蛋白-4(bone morphogenetic protein-4,BMP-4)成骨效应中的作用,并探讨Msx1与BMP-4的调控关系。方法:体外培养成纤维细胞C2C12,BMP-4处理C2C12细胞24h和36h后,用携带Msx1基因的腺病毒转染C2C12细胞,过度表达同源盒蛋白Msx1,4d后检测细胞中碱性磷酸酶(alkalinephosphatase,ALP)的活性,单独用BMP-4处理组和BMP-4连同空白腺病毒组为对照组,未用BMP-4处理组为阴性对照组。结果:在BMP-4处理24h后,Msx1腺病毒转染的细胞ALP活性非常低,而BMP-4处理36h后,Msx1腺病毒转染的细胞显示强ALP活性,单独用BMP-4处理和BMP-4连同空白腺病毒处理的细胞同样显示强ALP活性。结论:同源盒蛋白Msx1能抑制BMP-4的成骨效应,且具有一定的时段特性。     

牛骨形成蛋白（bBMP）体内骨诱导活性的实验研究

参照中甲的从小牛骨基质中提取亍骨形成蛋白（ｂＢＭＰ）,经ＳＤＳ－ＰＡＧＥ电泳分析,ｂＢＭＰ含６７、４３、３０、２２、１８笔１４ｋＤ六种蛋白组分,保贸ＢＭＰ生蛋白成份,植入小鼠股部肌肉后的Ｘ线及组织学观察发现,所提取的ｂＢＭＰ具有较高的骨诱导活性,ｂＢＭＰ植入后１４天即可见有新骨形成,２１ 有含骨髓的支状骨形成。采用ｂＢＭＰ具有较高的骨诱地活性,采用ｂＢＭＰ单克隆抗体的免疫组织化学染色发现,ＢＭＰ存     

人骨形成蛋白4基因修饰的兔骨髓基质细胞异位成骨试验

目的:通过人骨形成蛋白4(bonemorphogeneticprotein,BMP4)基因修饰的兔骨髓基质细胞(bonemarrowStromalcells,bMSCs)与天然型无机骨(naturalnon鄄organicbone,NNB)支架复合,进行自体皮下异位成骨试验,探索BMP4基因治疗与组织工程技术相结合的可行性。方法:贴壁法培养兔bMSCs,体外应用脂质体介导转染pEGFP鄄hBMP4及pEGFP真核表达质粒。将转染基因的细胞和未转染基因的对照组细胞,分别以5×107/ml的浓度,与NNB支架复合,构建组织工程化骨,植入6只新西兰兔自体皮下,每组6例,4周后取材,组织学观察,并进行新骨成骨面积分析。结果:空白对照NNB孔隙内无新骨形成,转染pEGFP基因组及对照细胞组,支架网孔内均有新生骨及软骨样组织形成,而pEGFP鄄hBMP4实验组形成的新生骨及软骨样组织面积更大(P<0.05)。结论:应用hBMP4基因修饰的bMSCs作为骨组织工程的种子细胞,可望取得更强的成骨能力。     

Accelerated Bone Formation in Distracted Alveolar Bone After Injection of Recombinant Human Bone Morphogenetic Protein‐2

Background: This study evaluates the effect of recombinant human bone morphogenetic protein‐2 (rhBMP‐2) on the quality and quantity of regenerated bone when injected into distracted alveolar bone. Methods: Sixteen adult beagle dogs were assigned to either the control or rhBMP‐2 group. After distraction was completed, an rhBMP‐2 dose of 330 μg in 0.33 mL was injected slowly into the distracted alveolar crest of the mesial, middle, and distal parts of the alveolar bone in the experimental group. Histologic and microcomputed tomography analyses of regenerated bone were done after 2 and 6 weeks of consolidation. Results: After 6 weeks of consolidation, the vertical defect height in the middle of the regenerated bone was significantly lower in the rhBMP‐2 group (2.2 mm) than in the control group (3.4 mm) (P <0.05). Additionally, the width of the regenerated bone was significantly greater in the rhBMP‐2 group (4.3 mm) than in the control group (2.8 mm) (P <0.05). The bone density and volume of regenerated bone in the rhBMP‐2 group were greater than in the control group after 6 weeks of consolidation (P <0.001). Conclusion: Injection of rhBMP‐2 into regenerated bone after a distraction osteogenesis procedure significantly increased bone volume in the dentoalveolar distraction site and improved both the width and height of the alveolar ridge and increased the bone density.     

Sequential induction of marrow stromal cells by FGF2 and BMP2 improves their growth and differentiation potential in vivo

Background

Repairing bone loss by autologous grafting requires that a patient's marrow stromal cells (MSCs) be collected and cultured until the number of cells is adequate for implantation. Currently used techniques allow a slow proliferation rate and produce a culture that contains only small amounts of pluripotent stem cells that will become osteoblasts in culture.

Objective

To develop culture conditions that permit a rapid increase in the number of MSCs while retaining or improving their potential for complete differentiation in vivo.

Results

Sequential applications of low doses of basic fibroblast growth factor 2 (FGF2) and bone morphogenetic protein 2 (BMP2) improved the growth and differentiation potential of MSCs. FGF2 also elevated sensitivity of the cells to BMP2. BMP2 increased the syntheses of alkaline phosphatase (ALP), collagen type I and bone sialoprotein, while FGF2 increased the expression of osteocalcin (OC). Full induction as determined by the formation of mineralised nodules in vitro was observed within 7 days. Seeding the induced cells onto scaffolds and then implanting them into nude mice resulted in newly formed bone 4 weeks later. The results of real-time polymerase chain reaction (PCR) and Western blotting suggested that FGF2 increased the pool of committed osteoblasts by up-regulating the Cbfa1/Runx2 gene. The later stages of bone formation seemed to be induced by Cbfa1/Runx2-downstream factors such as BMP2, ALP, collagen type I, bone sialoprotein and OC.

Conclusion

The culture system that was developed increased both the proliferation of MSC and the proportion that developed into pre-osteoblasts.