EphB/EphrinB信号通路对成骨分化能力的影响

目的探讨EphB/EphrinB信号通路对去势小鼠骨髓间充质干细胞(bone marrow derived mesenchymal stem cells,BMSCs)的成骨分化能力和绝经后骨质疏松动物模型骨量的影响。方法将24只8周龄健康雌性BALB/c小鼠随机分为去势组(OVX组)和假手术组(Sham组),检测小鼠BMSCs中EphB/EphrinB信号通路表达水平。(2)将去势小鼠分为4组,分别进行腹腔注射相应Eph受体激动剂:EfnB1-Fc及EfnB2-Fc,Eph受体抑制剂EphB2-Fc,对照组腹腔注射human IgG-Fc。各组分别于术后10周将小鼠脱颈处死,在Micro-CT分析下比较股骨骨质情况。去势组和假手术组小鼠取股骨与胫骨骨髓,经密度梯度离心法分离培养并鉴定其骨髓间充质干细胞至P3用于实验,各组BMSCs在成骨诱导条件下7 d后,通过Realtime PCR检测成骨相关基因(Runx2、ALP、Osterix)及破骨细胞分化相关基因(OPG、RANKL)的表达水平,成骨分化14、21 d后,采用ALP染色和茜素红染色观察成骨分化能力。结果与假手术组(Sham组)相比较,去势组(OVX组)中EfnA2、EphB4、EfnB2、EfnB1及EphA4表达显著增高(P0. 01); Sham组中EphA2及EfnB2表达显著降低(P0. 01)。10周后Micro-CT结果显示,与去势对照Fc组比较,Sham组、EfnB1-Fc、EfnB2-Fc及EphB2-Fc去势组骨小梁结构均较完整、骨小梁密度较好(P0. 01);与EfnB1-Fc、EfnB2-Fc去势组相比较,Sham组和EphB2-Fc去势组的骨密度及骨体积分数均明显增高(P0. 01)。Realtime PCR检测成骨相关基因提示,与去势对照Fc组比较,EfnB1-Fc、EfnB2-Fc和EphB2-Fc去势组中ALP与Osterix的表达明显升高(P0. 01); EfnB1-Fc和EphB2-Fc可显著提高BMSCs成骨分化中ALP的活性和骨基质矿化能力,以EphB2-Fc效果最为显著(P0. 01)。与去势对照Fc组比较,EfnB1-Fc、EfnB2-Fc和EphB2-Fc去势组中RANKL的表达未见明显差异(P0. 05),但OPG的表达明显升高(P0. 01),其中,EfnB1-Fc去势组与EphB2-Fc去势组中OPG/RANKL的比率升高最为明显(P0. 01)。结论 EphB2/EfnB1双向信号通路可逆转去势所导致的骨量减少,上调ALP与Osterix的表达,促进BMSCs的成骨分化能力,并可通过调节OPG/RNAKL比率影响去势骨髓间充质干细胞的功能,从而间接影响破骨细胞系的分化。     

淫羊藿苷对人成骨样细胞成骨分化及OPG/RANKL 表达的影响

目的探讨淫羊藿苷对人成骨样细胞(MG-63)成骨分化及OPG/RANKL表达的影响。方法用1 nmol/L、10 nmol/L、100 nmol/L、1μmol/L、10μmol/L 5种浓度的淫羊藿苷对MG-63进行干预,并同时进行成骨诱导,RT-PCR在第3天检测其细胞增殖基因MYC、CDK7表达量,在第6天检测成骨分化标志基因RUNX2、COL1A1及OPG、RANKL的表达量。结果对成骨分化相关基因,10 nmol、1μmol干预的MG-63 RUNX2基因表达量较1 nmol及10μmol的高(P0.05),与100 nmol及空白对照组没有明显差别(P0.05),10μmol的RUNX2蛋白表达量较其余各组更高;COL1A1的基因表达呈剂量依赖型,随浓度的增加而升高,10μmol的表达量较其余各组有明显升高(P0.05),其蛋白表达也更多;RANKL的表达量极低,且在各组之间均无明显差异(P0.05);OPG的表达在1μmol浓度时较100 nmol、10μmol明显增高(P0.05),与1 nmol、10 nmol及空白组没有统计学差异(P0.05);与细胞增殖相关的MYC的表达各组之间均没有差异(P0.05),而CDK7的表达均较空白组降低(P0.05)。结论 10μmol/L的淫羊藿苷能够明显促进MG-63细胞的成骨分化,但并不通过影响OPG/RANKL起效。     

成骨细胞条件培养液对BMSCs诱导分化作用研究

目的 探讨大鼠成骨细胞条件培养液对同种大鼠BMSCs的成骨诱导分化作用,为骨组织工程种子细胞的获得寻找一种新方法 . 方法 健康1周龄SD大鼠10只,雌雄不限,体重20～30 g,采用贴壁法和酶消化法分别获得BMSCs和成骨细胞,并进行鉴定.无菌条件收集第1～5代成骨细胞培养液上清,与完全培养基1:1混合,制备成骨细胞条件培养液,与第2代BMSCs共培养为诱导组,相同代次BMSCs与完全培养液共培养为对照组.倒置相差显微镜下观察共培养后BMSCs形态变化,MTT法检测BMSCs生长情况,免疫组织化学染色检测共培养后BMSCs的ALP、Col Ⅰ、骨钙素(osteocalcin,OCN)蛋白的表达,采用RT-PCR检测Col Ⅰ、OCN mRNA的表达. 结果 诱导组共培养7 d BMSCs体积变大,细胞由长梭形展开为扁平形和多边形,并带有突起;9 d细胞呈集落状生长.细胞生长曲线示BMSCs数量随培养时间延长而增加,对照组增殖能力较诱导组强;诱导培养4～7 d,对照组细胞数量与诱导组比较差异有统计学意义(P<0.05).诱导组培养12 d,ALP染色呈阳性表达;18 d 出现钙结节;21 d Col Ⅰ和OCN呈阳性表达;对照组均呈阴性表达.RT-PCR检测示诱导组培养21 d有Col Ⅰ、OCN mRNA表达,对照组未见表达. 结论 体外大鼠成骨细胞条件培养液有明显的诱导同种大鼠BMSCs向成骨样细胞分化的作用.     

17β-雌二醇对骨外膜来源成骨样细胞增殖及基因表达的影响

目的探讨17β-雌二醇（17β-E2）对骨外膜来源成骨样细胞增殖及基因表达的影响。方法6周龄雌性Wistar大鼠颅骨骨外膜来源的成骨样细胞分别在含有0．01、0．05、0．1、0．25、0．5、0．75、1、5、10nmol／L9种浓度17β-E2的成骨诱导培养液中培养，用MTF法测定3、6、9、12d时细胞的增殖情况。用RT—PCR法测定7d时细胞Ⅰ型胶原蛋白仅。链（COLLI）、骨桥接素（OPN）、骨保护素（OPG）及RANKL基因的表达。结果17β-E2作用6、9d时，雌激素组的增殖水平显著高于对照组（P〈0．05）；12d时，0．05nmol／L及以上组的增殖水平显著高于对照组（P〈0．05），各雌激素组的增殖水平的差异无统计学意义（P〉0．05）。（1）COLLI：对照组的表达水平显著高于雌激素组（氏0．05）；在雌激素组中0．5nmo／／L组的表达水平最高，0．75nmol／L组次之，二者皆显著高于其他各组（P〈0．05）。（2）OPN：0．1nmol／L及以上组的表达水平显著高于对照组（P〈0．05）。（3）OPG和RANKL：OPG表达阴性，RANKL在对照组及雌激素组中均有较高水平的表达。结论雌激素对骨外膜成骨样细胞的调节可能以促进增殖，抑制分化为主。骨外膜来源成骨样细胞对破骨细胞的调节可能以促进其祖细胞分化为主。     

环指蛋白11调控Akt信号通路促进BMSCs成骨分化的机制研究北大核心CSCD

目的研究BMSCs成骨分化过程中环指蛋白11(ring finger protein 11,RNF11)对Akt信号通路的调节作用,为进一步阐明BMSCs成骨分化机制和用于临床治疗提供思路。方法从健康人体新鲜骨髓中分离培养BMSCs并传代,取第4代细胞经流式细胞术,成骨、成软骨和成脂诱导培养鉴定后用于实验。BMSCs成骨诱导分化培养0~14 d,通过茜素红染色和ALP染色检测其成骨分化程度,并用Western blot法检测RNF11蛋白表达。取第4代BMSCs,分为空白对照组(A组)、空载慢病毒(Lv-NC)组(B组)和敲低RNF11(Lv-ShRNF11)组(C组),成骨诱导分化培养0~14 d,采用Western blot检测RNF11蛋白表达,茜素红染色和ALP染色检测其成骨分化程度,14 d实时荧光定量PCR(real-time fluorescence quantitative PCR,qRT-PCR)检测BMSCs成骨标志物Runx2、骨钙素(osteocalcin,OCN)及骨桥蛋白(osteopontin,OPN)的mRNA相对表达量;采用Western blot检测Akt、Smad1/5/8及β-catenin信号通路蛋白相对表达量,以磷酸化前后比值表示。为研究RNF11对Akt信号通路的影响机制,取第4代BMSCs分为Lv-NC转染组(A1组)、Lv-ShRNF11转染组(B1组)和添加Akt信号通路激活剂SC79的Lv-ShRNF11转染组(C1组),14 d时采用Western blot检测RNF11和Akt信号通路蛋白相对表达量,茜素红染色、ALP染色及qRT-PCR检测成骨相关指标。结果流式细胞术及成骨、成软骨和成脂诱导培养鉴定显示分离培养细胞为BMSCs。RNF11蛋白相对表达量随成骨分化时间延长而逐渐增加(P<0.05);下调RNF11后,茜素红和ALP染色示C组相较于A、B组BMSCs成骨分化程度降低,qRT-PCR检测示Runx2、OCN、OPN mRNA相对表达量减少(P<0.05)。随成骨分化时间延长,RNF11与Akt信号通路蛋白相对表达量均上升(P<0.05)。下调RNF11后,C组相较于A、B组,其Akt信号通路蛋白相对表达量显著降低(P<0.05),而对Smad1/5/8以及β-catenin信号通路蛋白相对表达量无明显影响(P>0.05)。B1、C1组相较于A1组,其RNF11蛋白相对表达量减少(P<0.05),B1组相较于A1、C1组,其Akt信号通路蛋白相对表达量降低(P<0.05);茜素红与ALP染色示C1组BMSCs成骨分化程度稍低于A1组(P>0.05),而明显高于B1组(P<0.05);qRT-PCR检测示C1组Runx2、OCN、OPN mRNA相对表达量稍低于A1组(P>0.05),而明显高于B1组(P<0.05)。结论RNF11通过正向调控Akt信号通路激活水平促进BMSCs向成骨细胞分化。RNF11可作为提高BMSCs修复骨缺损疗效以及治疗骨代谢病的潜在靶点。     

黄芩素通过BMP-2/Smad通路促进MC3T3-E1成骨作用的实验研究

目的 探讨黄芩素（BAI）对小鼠胚胎成骨细胞前体细胞（MC3T3-E1）成骨分化的作用及其分子机制。方法 将MC3T3-E1分为对照组（正常培养）和BAI组（以Baicalein处理）,在成骨分化条件培养下采用CCK-8检测BAI对MC3T3-E1细胞增殖的影响;分别以碱性磷酸酶染色（ALP）、茜素红染色（ARS）检测MC3T3-E1细胞成骨分化水平与矿化能力,实时荧光定量PCR检测成骨标志基因ALP、COL1A1、RUNX2、OSX的mRNA表达水平,通过免疫印迹法（Western-blot）检测MC3T3-E1细胞中BMP-2、Smad1、p-Smad1蛋白表达水平,通过免疫荧光技术（IF）检测RUNX2、COL1A1表达水平。结果 与对照组比较,BAI干预1 d后发现,BAI组COL1A1（P<0.001）、RUNX2（P <0.05）、OSX（P <0.05） mRNA表达水平在成骨分化中表达上升;干预3 d后发现,与对照组比较,BAI组ALP（P <0.05）、RUNX2（P <0.001）mRNA表达上升;干预7 d后发现,与对照组比较,BAI组COL1A1（P <0.05）mRNA表达水平较对照组上升,BMP-2、p-Smad1/Smad1蛋白表达水平上升（P <0.05）。免疫荧光中成骨标志蛋白RUNX2、COL1A1表达增多（P <0.05）。结论 BAI可通过激活BMP-2/Smad通路促进MC3T3-E1成骨分化。     

绝经后骨质疏松症病人骨髓间充质干细胞STIM1与成骨分化关键因子的表达变化

目的探讨绝经后骨质疏松症病人骨髓间充质干细胞(BMSCs)基质交感分子1(STIM1)与成骨分化关键因子碱性磷酸酶(ALP)、骨桥蛋白(OCN)、骨钙素(OPN)的表达变化情况。方法通过临床取材获得并培养绝经后骨质疏松症病人BMSCs,加入成骨诱导液孵育14天,采用RT-PCR检测ALP、OPN、OCN的转录水平及ALP的活性,并检测STIM1的表达情况。采用ALP染色法检测ALP活性;采用Alizarin Red染色法检测钙结节形成数量;采用Fluo荧光法检测钙离子内流变化。结果通过无菌培养,获得高纯度绝经后骨质疏松症(观察组)病人的BMSCs,经成骨诱导14天后,观察组病人BMSCs中成骨分化关键因子ALP、OPN、OCN的转录水平以及ALP的活性均低于对照组(P0.05),同时STIM1 mRNA的表达水平也相应下降,钙离子内流较对照组减少(P0.05)。另外,观察组病人BMSCs钙结节形成数量少于对照组。结论绝经后骨质疏松的发病机制可能与由STIM1参与调控的钙释放激活钙离子通道开放情况密切相关,可作为绝经后骨质疏松病人预防和治疗的潜在靶点。     

体外负压培养对骨髓间充质干细胞成骨活性的影响

目的：探讨体外负压培养对骨髓间充质干细胞（bone marrow derived stroma cells,BMSCs）成骨活性的影响。方法：取第3代BMSCs分为实验组和对照组,实验组进行间歇性负压培养,设置压力为17kPa,每次30min,每日4次,干预2周;对照组于普通CO2培养箱中常规培养。倒置显微镜下观察细胞形态,检测ALP活性,免疫组织化学检测Ⅰ型胶原的表达,RT-PCR检测2周后以及终止负压后1、2、3d骨保护素（osteoprotegerin,OPG）mRNA和骨保护素配体（osteoprotegerin ligand,OPGL）mRNA表达水平。结果：诱导2周后,BMSCs呈现出显著的成骨细胞特性,与对照组比较,ALP活性显著增加,Ⅰ型胶原表达阳性,实验组细胞OPG mRNA表达水平显著提高,OPGL mRNA表达水平显著降低,且差异均有统计学意义（P〈0.05）。负压终止后3d,两组细胞OPG mRNA和OPGL mRNA表达水平差异无统计学意义（P〉0.05）。结论：体外负压培养可以提高BMSCs成骨活性。     

Smad4促进成骨分化的机制研究

目的 探讨Smad4基因促进成骨分化的作用机制。方法 采用条件性基因敲除技术Cre/loxp,制备骨细胞特异性敲除Smad4小鼠(Smad4otcko),小鼠胚胎骨骼透明染色分析胚胎期小鼠长骨生长状况;待小鼠成长至1月龄,X-ray检测突变小鼠与对照组小鼠的骨密度差异;静态骨组织形态学分析检测突变鼠及对照鼠的骨量变化、成骨细胞数量变化等差异;实时荧光定量PCR检测Smad4突变鼠股骨成骨细胞相关因子Runx2、ALP、OSX及OCN;破骨细胞TRAP染色分析Smad4突变鼠破骨细胞形态及数量变化;qPCR检测突变鼠股骨破骨吸收标志基因RANKL、OPG,并计算RANKL/OPG比率。结果 Smad4基因敲除小鼠在胚胎期未出现长骨生长异常。X线结果显示,1月龄时,与对照组小鼠相比,Smad4突变鼠的骨密度降低（P＜0.05）,静态骨组织形态学分析表明突变鼠松质骨减少,皮质骨变薄,骨小梁数量减少（P＜0.05）;Smad4突变鼠成骨细胞标志基因表达量显著降低,成骨细胞的数量明显减少（P＜0.05）;RANKL作为破骨吸收标志物表达上调、作为其拮抗剂的OPG表达量下调,RANKL/OPG比率增高（P＜0.05）。结论 Smad4基因通过促进成骨分化,降低破骨吸收从而来维持骨稳态。