骨形态发生蛋白-7及其受体的信号转导

骨形态发生蛋白-7(BMP-7)是BMP家族中的一员,具有高效的骨诱导活性,属于转化生长因子-β(TGF-β)超家族成员。BMP-7受体属于转化生长因子β(TGF-β)受体超家族的成员,是一种膜蛋白受体。BMP-7首先与Ⅱ型跨膜丝/苏氨酸激酶受体(ActRⅡ、ⅡB)结合,受体的蛋白激酶活性被激活,再与Ⅰ型受体(主要是ALK2)结合,形成异源二聚体,催化Ⅰ型受体GS区的丝氨酸和苏氨酸残基磷酸化。Ⅰ型受体被激活后,作用于Smad1、Smad5或Smad8的C端SSXS模体,使其磷酸化,再与Smad4形成复合物,进入核内与多种转录因子相互作用发挥基因调控作用。     

骨形态发生蛋白复合支架的体外缓释性能

背景：临床试验证明纳米晶胶原基骨支架材料具有较好的组织相容性、合适的孔隙率及降解性能,但缺乏缓释生长因子的作用,且无成骨诱导性。 目的：将聚乙稀吡咯啉酮与骨形态发生蛋白复合后形成复合颗粒,再修饰纳米晶胶原基骨制备复合支架,观察骨形态发生蛋白的体外缓释效果。 方法：实验分3组,实验组取冻存管2支,每支放入5 mm×5 mm×5 mm 纳米晶胶原基骨1块,滴加聚乙稀吡咯啉酮混匀,-4 ℃冻存过夜,再滴加骨形态发生蛋白溶液,真空抽干后冻存;对照组1取冻存管2支,每支放入5 mm×5 mm×5 mm 纳米晶胶原基骨1块,滴加骨形态发生蛋白溶液,真空抽干后冻存;对照组2取冻存管2支,每支放入5 mm×5 mm×5 mm未脱钙的大鼠松质骨1块,滴加聚乙稀吡咯啉酮混匀,-4 ℃冻存过夜,再滴加骨形态发生蛋白溶液,真空抽干后冻存。观察14 d,采用ELISA法检测3组复合物骨形态发生蛋白的体外释放活性。 结果与结论：观察到14 d时,两对照组骨形态发生蛋白A值趋近于0,而实验组上清液中骨形态发生蛋白仍保持较高的A值,组间比较差异有显著性意义(P < 0.05)。表明经聚乙烯吡咯烷酮修饰后纳米晶胶原基骨支架具有明显缓释骨形态发生蛋白的作用。中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料;骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性;组织工程全文链接：     

骨形态发生蛋白7在骨科的应用

背景：骨形态发生蛋白家族因具有独特的异位骨诱导活性而被发现并被命名为骨形态发生蛋白,与胚胎组织的发育、功能维持及组织的修复均密切相关,是诱导骨发生的主要活性因子。骨形态发生蛋白7是骨形态发生蛋白家族中的一员,主要在骨、肾组织中表达,与胚胎组织的发育、功能维持及组织的修复均密切相关。 目的：全面了解骨形态发生蛋白7在骨发育和骨折愈合过程中的表达及作用。 方法：电子检索和计算机Medline数据库1990/2010收录的骨形态发生蛋白相关综述和论文报告,并分析生物学作用及调控途径的研究进展。 结果与结论：随着研究的深入,骨形态发生蛋白7可望在骨折愈合、退行性骨关节炎、相关骨病的防治中发挥重要的作用。骨形态发生蛋白7的生物学活性使其对骨折、骨缺损、延迟愈合,骨不连、骨质疏松等多种骨科疾病的治疗具有巨大的临床应用价值。已有证据表明骨形态发生蛋白局部应用或骨形态发生蛋白涂层有利于假体-骨界面的骨整合,包括假体周围骨缺损的治疗。     

骨形态发生蛋白7诱导骨膜细胞碱性磷酸酶的表达

背景：关于骨形态发生蛋白7作为刺激因子诱导细胞成骨的报道目前较少见。 目的：观察骨膜细胞经骨形态发生蛋白7诱导后碱性磷酸酶的表达。 方法：取材于成人胫骨骨膜,常规细胞培养法行骨膜细胞体外培养,分为实验组和对照组,分别加入骨形态发生蛋白7加成骨细胞培养辅助剂和单纯成骨细胞培养辅助剂,相差显微镜观察骨膜细胞形态特征及超微结构。每组分别在第7,14,21天设3个时间点,每个时间点设3个样本,采用碱性磷酸酶试剂盒法检测成骨细胞特异性标志物碱性磷酸酶表达情况。 结果与结论：骨膜细胞经分组培养后,第7天时,实验组和对照组骨膜细胞均有明显增殖,碱性磷酸酶的可被检测出,但量不多,细胞外形为梭形,实验组比对照组检测的碱性磷酸酶数量稍多;第14天时,实验组及对照组骨膜细胞均显著增殖,细胞外形由梭形变为宽梭形,实验组比对照组检测的碱性磷酸酶数量明显增多。第21天时,实验组及对照组骨膜细胞均增殖,其中实验组细胞增殖明显,细胞外形为宽梭形,实验组比对照组检测的碱性磷酸酶数量显著增多。经过统计学分析由骨形态发生蛋白7诱导的骨膜细胞的成骨标志物碱性磷酸酶阳性率明显高于对照组(P < 0.01)。提示骨膜细胞具有良好的成骨和再生能力, 骨形态发生蛋白7能诱导骨膜细胞加强碱性磷酸酶的表达,能诱导骨膜细胞向成骨细胞转化。     

骨形态发生蛋白-7的研究进展

骨形态发生蛋白 7是转化生长因子 β (TGF β)超家族中的一员 ,最初因其能促进造骨细胞的分化和诱导异位骨的形成而得名。随着研究的深入 ,发现BMP 7的生物学功能不仅限于其诱导成骨活性 ,而且涉及全身许多器官的发育和形成 ,在骨、肾、肾上腺、膀胱和脑组织以及某些骨肉瘤细胞中都有表达。在许多肾脏疾病模型中 ,可以阻止肾小管间隙纤维化保护肾脏功能。     

大鼠腭中缝牵张成骨中骨形态发生蛋白7的作用

背景：已有实验证实,骨形态发生蛋白7可诱导骨组织和软骨组织的形成,在牵张成骨的过程中促进骨组织形成。 目的：测定骨形态发生蛋白7在腭中缝牵张成骨中的作用及机械扩张力作用下的变化。 方法：采用自制双眼扩弓簧对大鼠施加扩张力,建立上颌骨扩张大鼠模型。分别于建模后第1,3,5,7,9,12,14天随机选取大鼠取腭中缝组织,实时定量PCR法测定目的基因的变化规律。 结果与结论：建模后第3,9,12,14天大鼠腭中缝组织骨形态发生蛋白7 mRNA的表达逐渐升高(P < 0.05)。结果证实,大鼠腭中缝牵张成骨时,骨形态发生蛋白7 mRNA在机械力刺激下表达明显上调。     

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。     

骨形态发生蛋白2和7共转染骨髓间充质干细胞的成骨分化

背景：骨形态发生蛋白最主要的作用是诱导骨形成,但因提取困难、代谢速度快、难以准确控制其使用浓度、价格昂贵等限制了其在体外和体内相关研究中的应用。 目的：构建含特异细胞生长因子基因骨形态发生蛋白2,7的腺病毒载体,观察骨形态发生蛋白2和骨形态发生蛋白7基因共转染对兔骨髓间充质干细胞成骨分化的促进作用。 方法：将全骨髓贴壁法分离得到兔骨髓间充质干细胞传至第3代,分为5组,空白组和常规诱导组分别以常规培养基和成骨诱导分化培养基培养;骨形态发生蛋白2, 7腺病毒转染组：分别单独以骨形态发生蛋白2、骨形态发生蛋白7腺病毒进行转染;联合转染组：以2种骨形态发生蛋白腺病毒联合转染。 结果与结论：转染第7天,联合转染组成骨相关基因Runx-2、Osx、Ⅰ型胶原和碱性磷酸酶mRNA表达均较其他各组增高(P < 0.05);骨形态发生蛋白2,7腺病毒转染组上述指标较空白组和常规诱导组增高(P < 0.05)。转染第14天,联合转染组4个指标均较其他各组明显增高(P < 0.05);同时,4个指标表达均高于第7天(P < 0.05)。病毒转染后第7天,联合转染组Ⅰ型胶原和骨钙素蛋白表达均较其他组明显增高(P < 0.05)。提示对骨髓间充质干细胞进行骨形态发生蛋白2腺病毒和骨形态发生蛋白7腺病毒共转染后,较单基因转染和成骨诱导液诱导更能促进成骨相关基因和蛋白的表达。     

国产多孔钽复合骨形态发生蛋白7植入兔竖脊肌内的生物相容性

BACKGROUND: Bone morphogenetic protein 7 (BMP-7) can induce bone and cartilage formation in vivo, and induce chondrogenic and osteogenic differentiation of mesenchymal cells in muscles and around the vessels.     

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     

透明质酸改性的聚乳酸支架

背景：聚乳酸材料不具备细胞外基质材料的良好细胞亲和性能,采用化学方法将透明质酸交联制得的水凝胶具有良好的生物相容性。 目的：以透明质酸对新型多孔隙率聚乳酸支架的进行改性,观察改性后支架的细胞相容性的改变。 方法：采用盐析法制备出高孔隙率聚乳酸支架,采用低浓度NaOH进行表面轻度水解后,利用EDC和透明质酸进行支架的改性。 结果与结论：透明质酸改性聚乳酸支架在扫描电镜下显示为多微孔的三维立体结构,孔壁及界面平滑,孔隙之间可见更细小微孔相连。改性聚乳酸支架水滴渗入较快,改性后多孔支架的保水能力与吸水能力得到明显的改善;透明质酸改性聚乳酸支架上细胞黏附及增殖优于未改性聚乳酸支架。透明质酸改性聚乳酸组软骨细胞生长密度及基质分泌更加旺盛。表明透明质酸改性聚乳酸多孔支架仍保持多孔的三维结构,其水亲和力、吸水能力、保水能力和细胞相容性均得到明显改善。 关键词：透明质酸;聚乳酸;多孔支架;表面改性;水亲和力;吸水能力 doi:10.3969/j.issn.1673-8225.2012.03.023     

骨形态发生蛋白4和骨形态发生蛋白4/7基因转染对骨髓基质干细胞成骨活性差异的比较

背景：有文献报道骨形态发生蛋白(bone morphogenetic proteins,BMPs)异源二聚体比同源二聚体的活性高,目前国内外尚无BMP-4/7异源二聚体与BMP-4同源二聚体间诱导成骨活性比较的报道。 目的：观察不同基因BMP-4、BMP-4/7对骨髓基质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells,BMSCs)成骨活性的差异,探讨融合基因BMP-4/7的生物学活性。 方法：经脂质体转染分离培养的兔BMSCs,G418筛选出稳定表达株,利用RT-PCR法证明目的基因在BMSCs中的表达情况;以BMP-4和BMP4/7融合基因修饰的AAV载体,转染兔BMSCs,MTT法检测不同基因转染细胞的增殖能力;以BMP-4单基因和BMP-4/7融合基因修饰的AAV载体转染兔BMSCs 7 d后,测定两组细胞内碱性磷酸酶及骨钙素水平,观察成骨活性的变化。 结果与结论：实验成功构建高滴度的分别携带BMP-4单基因、BMP-4/7融合基因的重组腺相关病毒载体AAV-BMP-4、AAV-BMP-4/7;RT-PCR结果证明目的基因能够在BMSCs中得到稳定表达。AAV-BMP-4及AAV-BMP-4/7载体转染效率分别为68.20%、72.18%;转染BMSCs后,细胞增殖能力均明显提高,BMP-4/7融合基因的细胞增殖能力活性高于BMP-4单基因。以BMP-4和BMP-4/7融合基因修饰的AAV转染细胞7 d后,细胞内碱性磷酸酶活性明显上调,骨钙素水平升高,成骨活性均增强;两种基因比较,BMP-4/7融合基因成骨活性强于BMP-4单基因(P < 0.01)。提示BMP-4、BMP-4/7修饰的AAV载体转染效率高,对BMSCs均有成骨活性,其中BMP-4/7融合基因成骨活性强于BMP-4单基因。     

骨组织工程三维复合支架修复兔桡骨骨缺损

背景：前期实验构建的丝素/壳聚糖/纳米羟基磷灰石复合支架具有良好的理化性质。 目的：观察丝素/壳聚糖/纳米羟基磷灰石三维复合支架修复兔桡骨大段骨缺损的效果。 方法：取新西兰大白兔36只,建立右侧桡骨长段骨缺损模型,随机均分为3组,实验组于骨缺损处植入丝素/壳聚糖/纳米羟基磷灰石复合支架,对照组于骨缺损处植入丝素/壳聚糖复合支架,空白对照组造模后不作任何处理。术后4,8,12,16周进行X射线摄片、标本大体观察、组织病理学观察。 结果与结论：术后16周,实验组缺损区X射线影像与正常骨组织无区别,骨髓腔完全再通,有明显的骨组织生成,苏木精-伊红染色可见骨小梁和较多核深染的长梭形骨细胞;对照组X射线骨密度影略低于正常骨组织,部分骨髓腔再通,苏木精-伊红染色可见骨细胞周围有不少软骨细胞,未见明显的骨小梁或骨板结构,排列较紊乱;空白对照组断端骨钙化影同正常骨组织一致,断端各自封闭形成骨不连,苏木精-伊红染色可见较多的纤维组织和少量的类骨组织。表明丝素/壳聚糖/纳米羟基磷灰石三维复合支架可较好地修复兔桡骨大段骨缺损。     

Apatite-coated collagen scaffold for bone morphogenetic protein-2 delivery

Bone morphogenetic proteins (BMPs) are the most potent osteoinductive growth factors. BMP-2 is clinically used for spine fusion and bone fracture healing. Commercially available BMP-2 uses a type I collagen scaffold as a carrier, but it only releases BMP-2 for a short period of time, which may release the bone formation efficacy. In the present study, we hypothesize that apatite coating of a collagen scaffold increases the release period as well as the osteogenic efficacy of BMP-2. Apatite coating was achieved by incubating collagen scaffolds in simulated body fluids (SBFs). Apatite coating on collagen scaffolds was confirmed by X-ray diffraction, electron spectroscopy for chemical analysis, attenuated total reflectance-Fourier transform infrared spectroscopy, and scanning electron microscopy. The rate and period of BMP-2 release from apatite-coated collagen scaffolds varied depending on the concentration of SBFs used. The 5× and 10× SBF apatite-coated collagen scaffolds released 91.8%±11.5% and 82.2%±13.1% of their loaded BMP-2 over 13 days in vitro, respectively, whereas noncoated collagen scaffold released 98.3%±2.2% over the initial one day. BMP-2 released from apatite-coated collagen scaffold significantly increased the alkaline phosphatase activity of cultured osteoblasts, compared with BMP-2 released from noncoated collagen scaffold. Computed tomography and histomorphometry showed that BMP-2 delivery using apatite-coated collagen scaffolds resulted in 2.5-fold higher bone formation volume and 4.0-fold higher bone formation area than BMP-2 delivery using noncoated collagen scaffolds. This study shows that simple apatite coating of a collagen scaffold results in a BMP-2 carrier that renders long-term release of BMP-2 and dramatically enhances osteogenic efficacy.     

New scaffold for recombinant human bone morphogenetic protein-2

A bioactive and resorbable scaffold is necessary to exhibit the osteoinductive potency of recombinant human bone morphogenetic protein-2 (rhBMP-2). In a previous study, we found that synthetic octacalcium phosphate (OCP) enhances bone regeneration and is replaced by newly formed bone after it is resorbed. We hypothesized that OCP may be useful as an effective scaffold for rhBMP-2 to enhance bone regeneration. To test this hypothesis, the present study was designed to investigate whether an OCP/BMP composite implant could more effectively enhance bone regeneration. A critical-sized defect was made in a rat calvarium and 1. 15 mg of OCP combined with 10 microg of rhBMP-2 (OCP/BMP 10 microg), 2. 15 mg of OCP combined with 1 microg of rhBMP-2 (OCP/BMP 1 microg), or 3. OCP (OCP alone) was implanted into the defect and fixed at 4 or 8 weeks after implantation. The percentage of newly formed bone (n-Bone%) in the defect was determined by a histomorphometrical analysis. A statistical analysis showed that n-Bone% with OCP/BMP was significantly higher than that with OCP at both time points, whereas the difference in n-Bone% between OCP/BMP 10 microg and OCP/BMP 1 microg was not significant. The present results suggest that OCP can be used as an effective scaffold for rhBMP-2 and this OCP delivery system may be able to reduce the standard effective dose of rhBMP-2, which would be beneficial because low doses (<100 microg/g OCP) of rhBMP-2 enhance bone regeneration.     

The osteogenesis of bacterial cellulose scaffold loaded with bone morphogenetic protein-2

Bacterial cellulose (BC) is a nanofibrous biological material with attractive physicochemical properties and biocompatibility. Its fiber is similar to the collagenous fiber of bone. To explore if BC could be utilized as a localized delivery system to increase the local concentration of cytokines for tissue engineering, we prepared the BC scaffold from Acetobacter xylinum X-2 (A.?xylinum X-2) and investigated the osteogenic potential of the BC scaffold coated with bone morphogenetic protein-2 (BMP-2). The data showed that BC had a good biocompatibility and induced differentiation of mouse fibroblast-like C2C12 cells into osteoblasts in the presence of BMP-2 in?vitro, as demonstrated by alkaline phosphatase (ALP) activity assays. Within a certain range (0?～?3?μg/scaffold), the osteogenic activity of induced osteoblasts was positively correlated to the concentrations of BMP-2. In in?vivo subcutaneous implantation studies, BC scaffolds carrying BMP-2 showed more bone formation and higher calcium concentration than the BC scaffolds alone at 2 and 4 weeks, respectively. The ALP activity assay and the measurement of calcium concentration of BC scaffolds also showed that more new bone was developed in the BC scaffolds carrying BMP-2 than in the BC scaffolds alone. Our studies suggest that BC is a good localized delivery system for BMPs and would be a potential candidate in bone tissue engineering.     

骨形态发生蛋白7基因变异与新疆维吾尔族肥胖人群的相关性

背景：研究表明骨形态发生蛋白7基因定位的染色体20q13是肥胖的易感区域,功能与基因定位均表明骨形态发生蛋白7基因是肥胖的易感基因。 目的：探讨骨形态发生蛋白7基因变异与新疆维吾尔族肥胖人群的关系。  方法：以流行病学调查为基础的病例-对照研究,选取1 063例维吾尔族人群作为研究对象。先在48例维吾尔族肥胖人群(男/女：24/24)中测序筛查骨形态发生蛋白7基因功能区的变异位点,选取代表性变异位点应用TaqMan-PCR技术在研究人群中进行基因型鉴定并开展病例-对照关联研究。  结果与结论：在骨形态发生蛋白7基因的功能区共发现5个新的和8个已知的变异位点。骨形态发生蛋白7基因的2个代表性变异位点rs60254222和rs17480735均符合Hardy-Weinberg平衡。老年人群中rs60254222变异的AA、AG、GG基因型在肥胖组及正常对照组中的频率分布分别为32.2%,55.7%,12.2%和23.8%,48.3%,27.9%,且两组间频率分布差异有显著性意义(P < 0.01)。老年人群中rs60254222变异不同基因型组间体质量指数、腰围、腰臀比差异有显著性意义(P < 0.05)。Logistic分析提示老年人群中rs60254222变异GG基因型是肥胖的保护性因素(OR=0.578,95%可信区间为0.401~0.833,P=0.003)。结果表明骨形态发生蛋白7基因变异位点rs60254222可能与新疆维吾尔族人群肥胖相关。