不同来源外泌体在原发性骨质疏松中的研究进展

原发性骨质疏松是最常见的骨代谢疾病,由多种基因-环境等微小因素作用导致。现代分子生物学研究发现细胞外泌体可参与骨组织损伤退变、骨质疏松、成骨不全及骨折不愈合等疾病的发展和进程,尤其在骨质疏松方面,具有极大的治疗潜力。通过对相关文献的整理和总结,发现不同来源外泌体对原发性骨质疏松具有治疗作用,外泌体内的microRNA是发挥作用的重要因子,影响细胞骨代谢。因此,该文就不同来源外泌体在原发性骨质疏松的研究进展进行综述,将为外泌体防治原发性骨质疏松提供不同的研究思路。     

巨噬细胞来源外泌体成骨作用研究进展

骨骼完整性受到多种因素影响,其修复和再生是一个复杂过程。现有研究发现,外泌体能够调控骨髓间充质干细胞等成骨过程相关细胞的生物学行为,影响其成骨作用。该文回顾近年来巨噬细胞来源外泌体成骨作用相关研究文献,通过讨论巨噬细胞极化亚型影响、外界因素影响、骨组织工程应用和微RNA调控机制等,分析巨噬细胞外泌体的成骨调控作用,为后续基础研究和临床应用提供参考依据。     

骨髓间充质干细胞来源的外泌体静脉移植对脊髓损伤的修复作用

目的 :初步探讨大鼠骨髓间充质干细胞(bone marrow stem cells,BMSCs)来源的外泌体静脉移植对脊髓损伤(spinal cord injury,SCI)的修复作用。方法:全骨髓培养法培养大鼠BMSCs,收集P2代细胞上清,Exo Quick Precipitation提取法分离并纯化外泌体,通过透射电镜观察鉴定外泌体形态,采用Western blot鉴定外泌体表面标志蛋白CD9、CD63。通过脊髓法建立大鼠SCI模型,造模1h后尾静脉给予外泌体移植500μl(外泌体蛋白浓度为200μg/ml),采用随机数字表法分将30只大鼠为三个组:假手术组、对照组(SCI+磷酸盐溶液)、外泌体组(SCI+外泌体),均采用BBB评分、斜板实验于造模后1、3、7、14、21、28d评价大鼠运动功能恢复情况,并于术后28d处死取材,采用苏木精-伊红(HE)染色、髓鞘(luxol fast blue,LFB)染色观察各组脊髓组织形态学改变,尼氏(Nissl)染色观察神经元存活数目。结果:透射电镜下可见大量直径40~100nm的立体圆形或茶托形的小囊泡结构,外周可见完整的类脂质膜性结构,内含低电子密度物质。Western Blot显示CD9、CD63蛋白表达阳性。造模后假手术组各时间点的BBB评分和斜板评分均正常,对照组和外泌体组BBB评分和斜板评分均低于假手术组(P0.05),造模后7、14、21、28d外泌体组BBB评分分别为6.30±0.95、12.70±1.57、16.60±1.08、17.00±0.67分,均高于同时间点对照组的2.50±1.08、6.90±0.99、10.50±0.85、12.50±1.08分(P0.05)。造模后7、14、21、28d外泌体组斜板评分分别为43.00±3.50、55.50±4.38、62.50±2.64、65.00±3.33分,均高于同时间点对照组的34.00±3.16、43.00±4.22、49.00±4.59、52.50±4.25分(P0.05)。造模后28d,假手术组脊髓组织HE染色、LFB染色、Nissl染色正常,对照组脊髓空洞形成、髓鞘排列紊乱、神经元数目减少,外泌体组与对照组比较脊髓组织损伤程度减轻,存活神经元数目增多(P0.05)。结论:MSCs来源的外泌体可减轻脊髓损伤后的病理变化,改善运动功能,促进脊髓损伤后神经功能修复。     

间充质干细胞来源外泌体治疗骨关节炎的研究进展

骨性关节炎(OA)是一种最常见的关节退行性疾病,其病理变化主要是细胞炎症介导的软骨细胞凋亡和软骨细胞外基质(ECM)降解.由于间充质干细胞(MSC)在特定条件培养基诱导下可以分化为软骨细胞,基于此,MSC细胞疗法给OA的治疗带来了新的希望.然而,MSC细胞疗法在技术上存在局限性,包括MSC扩增时去分化,注射后再生效率降...     

骨髓间充质干细胞外泌体在骨质疏松中的研究进展

骨质疏松症(osteoporosis,OP)的发病与骨代谢平衡的破坏有关,骨吸收作用增强,骨形成作用不足,骨稳态发生改变,均会引起骨质疏松。成骨不足与骨髓间充质干细胞(bone marrow-derived mesenchymal stem cell,BMSC)分化方向密切相关。BMSC向成骨分化方向减少、成脂分化增多是骨质疏松症发病的重要机制,因此,寻找决定BMSC分化方向的关键因子为OP的研究和治疗提供了新思路。外泌体是由细胞分泌到胞外的膜性囊泡,富含不同种类的核酸、蛋白质、脂质和信号分子等多种生物学活性物质,参与调节和完成细胞间的信息交流与传递,影响胞内信号转导发挥生物学功能。研究表明, BMSC来源的外泌体可有效改善骨质疏松症状,促进BMSC增殖、成骨分化及骨再生。本文对BMSC来源的外泌体应用于OP的研究进展进行综述,旨在为今后的研究提供参考和思路。     

不同细胞源性外泌体在骨质疏松症中的研究进展

外泌体是一种由不同细胞分泌,存在于血液、尿液、脑脊液等不同体液中的细胞外囊泡,直径40～100 nm。因其富含多种生物活性的蛋白质、DNA、微小RNA等物质,是细胞间传递信号,相互作用的重要物质载体。较多研究表明不同细胞源性的外泌体能够促进细胞增殖分化,促使骨与血管再生,在骨组织工程中发挥着举足轻重的作用。笔者将对不同细胞源性的外泌体在骨质疏松症中的研究进展进行综述,以期为骨质疏松提供潜在的以细胞为基础的治疗新途径。     

间充质干细胞外泌体在肌腱损伤修复中的作用

肌腱损伤为临床常见病,由于肌腱自身愈合能力较差,自然愈合常形成瘢痕组织,无法达到功能性恢复,严重影响患者的运动功能及生活质量。现有治疗手段虽均已取得一定成效,但仍无法完全恢复损伤肌腱的原有结构及功能。近年来,间充质干细胞衍生的外泌体作为组织修复与再生领域的新兴手段虽已广泛应用,但针对间充质干细胞外泌体治疗肌腱损伤的研究较少,且具体机制并不完善。本文针对不同源性间充质干细胞外泌体对肌腱损伤修复作用的研究进展及其相关组织工程技术作一综述,为肌腱损伤的临床治疗及应用研究提供理论支持。     

bEnd.3细胞来源外泌体促成骨效应的体外研究

目的观察小鼠脑微血管内皮细胞bEnd.3来源的外泌体对骨髓间充质干细胞(BMSCs)成骨效应的影响。方法通过超高速离心法提取bEnd.3细胞来源的外泌体(b-Exo),利用透射电子显微镜(TEM)、纳米粒径追踪分析(NTA)和外泌体蛋白标志物蛋白质印迹法(Western blot)实验鉴定所提取的外泌体。与磷酸盐缓冲液(PBS)对照,使用茜素红染色检测其对BMSCs基质矿化,反转录-聚合酶链反应(RT-PCR)检测成骨分化相关基因Runx2、Osteopontin、Osteocalcin表达的影响。组间比较采用t检验。结果TEM下观察到b-Exo具有典型囊泡样结构,NTA显示b-Exo浓度为7.5×10¹⁰颗粒/ml,直径为(100.0±7.3)nm。b-Exo可显著增强BMSCs基质矿化,b-Exo组成骨分化相关基因核心结合蛋白因子2(Runx2)、骨桥蛋白(Osteopontin)和骨钙蛋白(Osteocalcin)的表达显著高于对照组(8.28±0.34比3.71±0.40,t=4.974,P<0.01;9.19±1.91比4.09±0.88,t=5.562,P<0.01;10.31±1.67比5.32±0.31,t=5.432,P<0.01),差异均有统计学意义。结论bEnd.3细胞来源的外泌体能够促进BMSCs的成骨分化,有望应用于骨再生和骨质疏松症的无细胞治疗。     

骨髓间充质干细胞来源的外泌体对骨再生机制研究

目的本研究旨在检测骨髓间充质干细胞外泌体(BMSC-Exos)的特征,并通过体内体外实验探讨其对成骨分化的影响及对骨再生的机制。方法①原代培养人骨髓间充质干细胞(BMSCs),并对其表面抗原和多系分化潜能进行鉴定;②收集BMSC的P4～P6代细胞培养的培养上清液,应用试剂盒提取BMSC-Exos;③透射电镜观察BMSC-Exos的形态结构,免疫电泳检测BMSC-Exos的表面抗原;④茜素红、ALP染色验证BMSC-Exos在体外成骨分化中的作用;⑤通过大鼠颅骨缺损动物模型验证BMSC-Exos在体内骨再生的作用;⑥通过免疫电泳和qRT-PCR检测加入BMSC-Exos后的成骨细胞中相关蛋白和基因的表达情况。结果①分离培养的BMSCs形态呈多角形或长梭形,表面抗原CD90、CD29、CD44为阳性,符合间充质干细胞的特征;②BMSC-Exos呈双面凹的圆形或椭圆形,直径约40～120 nm(81.7±19.9),表面抗原与BMSC一致;③经茜素红染色和ALP染色后,染色强度与Exo浓度呈正相关;④通过对大鼠颅骨缺损模型拍摄X片、组织学分析,外泌体可促进大鼠颅骨缺损的修复和新生骨的形成;⑤免疫电泳显示经外泌体处理后,BMSC中的OCN、Runx2、β-catenin蛋白含量增加,qRT-PCR结果显示Runx2、β-catenin的基因表达上调。结论 BMSC-Exos有促进骨再生的能力,并与上调Wnt/β-catenin通路有关。     

慢病毒介导SOX9基因转染骨髓间充质细胞中的基因表达

目的:构建携带小鼠SOX9基因的慢病毒载体,体外转染小鼠骨髓间充质细胞,观察小鼠SOX9基因在小鼠间充质细胞中的表达。方法:从含有小鼠SOX9基因的质粒提取总RNA,利用RT-PCR方法扩增目的基因。连接目的基因与经Age-Ⅰ酶切线性化的慢病毒载体,转化感受态的大肠杆菌对质粒进行扩增,筛出阳性转化子,经293T细胞包装,收集病毒后,通过基因测序和限制性核酸内切酶酶切的方法对质粒进行鉴定。Lenti-SOX9-EGFP体外转染小鼠骨髓间充质细胞,利用倒置荧光显微镜观察转染是否成功,并通过流式细胞仪测定转染效率。同时利用RT-PCR和Western Blot检测小鼠SOX9基因的表达。结果:成功构建了携带SOX9基因慢病毒载体,Lenti-SOX9-EGFP能高效转染小鼠骨髓间充质细胞。RT-PCR和Western Blot检测显示经SOX9基因转染的小鼠骨髓间充质细胞表达目的基因产物。结论:利用慢病毒介导SOX9基因成功地转染小鼠骨髓间充质细胞,而且SOX9基因在小鼠骨髓间充质细胞中得到表达,这为SOX9修复软骨损伤的进一步研究奠定了基础。     

慢病毒介导BMP-2过表达质粒转染骨髓间充质干细胞联合丝素蛋白支架向成骨细胞转化的实验研究

目的：探究慢病毒介导BMP-2过表达质粒转染骨髓间充质干细胞联合丝素蛋白支架向成骨细胞转化的作用效果。方法：构建慢病毒BMP-2过表达载体,培养骨髓间充质干细胞,构建细胞核支架的联合培养体系,体外实验利用茜素红染色和碱性磷酸酶染色检测骨髓间充质干细胞的成骨转化。选择10只新西兰大白兔,体重3.2～4.5 kg,平均3.9 kg;年龄（2.89±0.45）岁;使用口腔钻在兔子胫骨钻孔（长度5 mm、宽度2 mm、深度3 mm的锥形胫骨缺损）构建兔子胫骨骨缺损模型,HE染色观察动物模型内骨缺损的修复。实验组造模后植入丝素蛋白支架+转染BMP-2过表达载体骨髓间充质干细胞复合物,阴性对照组造模后植入丝素蛋白支架+未转染骨髓间充质干细胞复合物。结果：实验组（丝素蛋白支架+转染BMP-2过表达载体骨髓间充质干细胞复合物）中支架表面黏附的细胞与对照组（丝素蛋白支架+未转染骨髓间充质干细胞）相比,细胞数明显增多。实验组细胞外基质分泌与对照组相比,支架间细胞外基质含量明显增多。对照组支架表面元素EDX分析显示钙离子含量为0.22%,实验组支架表面元素EDX分析显示钙离子含量为0.86%,可见实验组诱导钙离子形成的能力要比对照组强。钙结节茜素红染色结果显示,对照组肉眼观无明显变化,镜下观察可见少量钙结节点。实验组肉眼观可见明显红色区域染色,镜下观察可见大量钙结节点。碱性磷酸酶染色结果显示,对照组肉眼观无明显变化,镜下观察未见明显变化。实验组肉眼观可见紫色区域染色,镜下观察可见ALP染色呈强阳性。丝素蛋白支架与骨髓间充质干细胞联合培养体系可以对软骨缺损有较好的修复作用,转染BMP-2骨髓间充质干细胞后修复作用明显优于未转染组。HE染色结果显示,对照组炎性细胞减少,支架略有消失。实验组炎性细胞明显减少,支架消失,血管生成。结论：慢病毒介导BMP-2过表达质粒可以促进BMSC向骨细胞的分化作用,并且分泌更多的含Ca²⁺成分的细胞外基质,从而发挥其促进骨缺损修复的作用。     

基因修饰的组织工程骨联合带血管蒂骨膜移植修复长段骨缺损的研究

目的评价骨形态发生蛋白2（bone morphogenetic protein2,BMP-2）基因修饰的组织工程骨联合带血管蒂骨膜移植修复长段骨缺损的效果。方法分离培养兔骨髓基质干细胞,经BMP-2基因转染后复合异种骨支架体外构建基因修饰的组织工程骨（gene modified tissue engineering bone,GMB）。建立兔双侧桡骨缺损（长2.5cm）模型,采用5种方法修复。A组：GMB＋带血管蒂骨膜移植;B组：GMB＋血管束植入;C组：GMB＋游离骨膜移植;D组：GMB;E组：单纯支架。于术后第4、8、12周行X线、组织学、生物力学测定和微血管墨汁灌注等观察血管形成及成骨情况。结果①A组血运建立快,第8周时即可修复骨缺损,其修复机制包括膜内成骨和软骨成骨两种机制;②B组血管束发出分支向移植骨内长入,但中心区成骨缓慢,第12周时骨缺损得到完全修复;③C组第4周时游离骨膜成活并发出微小血管,第8周时形成薄层外骨痂,第12周时骨缺损基本修复;④D组在BMP-2基因诱导下成骨速度和质量优于E组,可在第12周时使骨缺损部分修复,但中心区呈＂空心＂现象;而E组第12周时形成骨不连,缺损区内被纤维组织填充。结论带血管蒂骨膜与BMP-2基因修饰的组织工程骨联合移植,既提供了血运又提供了骨膜成骨细胞,同时具有良好的骨生成、骨诱导和骨引导作用,是治疗节段性骨缺损较为理想的方法。     

敲减SOX9基因对骨髓间充质干细胞表达的影响

目的:构建小鼠S0X9基因干扰的慢病毒载体,体外转染小鼠骨髓间充质干细胞,观察小鼠SOX9基因在小鼠间充质干细胞中的表达影响。方法:针对小鼠SOX9基因序列,设计RNA干扰靶点序列,合成含干扰序列的双链DNAoligo连入酶切后的RNA干扰载体上,构建Lenti-SOX9-siRNA-EGFP载体,鉴定扩增。利用SOX9基因沉默载体体外转染小鼠骨髓间充质细胞,利用倒置荧光显微镜观察转染是否成功,并通过流式细胞仪测定转染效率。同时利用RT-PCR和Western Blot检测小鼠SOX9基因的表达。结果:成功构建了Lenti-SOX9-siRNA-EGFP,SOX9基因沉默慢病毒载体,能高效转染小鼠骨髓间充质细胞。RT-PCR和Western Blot检测显示经SOX9基因转染的小鼠骨髓间充质细胞基因表达沉默。结论:利用慢病毒结合RNA干扰技术敲减小鼠SOX9基因成功地转染小鼠骨髓间充质干细胞,且SOX9基因在小鼠骨髓间充质干细胞中发生了沉默,这为SOX9修复软骨损伤的进一步研究奠定了基础。     

腺病毒骨形态发生蛋白2绿色荧光蛋白基因转染兔骨髓基质干细胞成骨及示踪作用

目的 观察腺病毒介导的人骨形态发生蛋白绿色荧光蛋白基因(Ad-GFP-hBMP-2)转染对骨髓间质干细胞(bMSCs)成骨能力的影响.方法 取日本大耳白兔4只自双侧股骨远端抽取骨髓培养bMSCs.以Ad-GFP-hBMP-2基因(实验组)及Ad-GFP(对照组)基因转染bMSCs后,用ALP检测试剂盒检测两组细胞的ALP活性;原位杂交检测两组细胞I型胶原的表达;Western blot 检测细胞中BMP-2的表达.将转染后24 h的bMSCs接种到裸鼠体内,术后第4、8、12周观察成骨情况.结果 转Ad-GFP-hBMP-2基因组和Ad-GFP组各时间段ALP分泌量差异分别有统计学意义(P<0.01);实验组I型胶原原位杂交实验组为阳性.实验组成骨阳性率为90%,对照组为40%.结论 bMSCs经Ad-GFP-hBMP-2基因转染后能高效表达BMP-2并诱导成骨.腺病毒介导人BMP-2转基因可以提高bMSCs的成骨能力.     

骨髓间充质干细胞与聚乳酸-羟基乙酸支架材料相容性研究

目的 观察骨髓间充质干细胞(BMSCs)及其分化的神经样细胞与聚乳酸-羟基乙酸(PLGA)支架材料的相容性,并探讨两者复合修复周围神经损伤的效果.方法 (1)在体外,通过荧光显微镜、流式细胞仪、扫描电镜等技术观察BMSCs在PLGA上的生长及分化成神经样细胞的情况;(2)在体内,取右侧坐骨神经损伤的SD大鼠,随即分为4组,分别移植单纯PLGA、BMSCs-PLGA、神经样细胞-PLGA及直接缝合神经,术后斜板试验观察4组动物下肢功能情况;60d后处死大鼠,取神经标本做病理切片.结果 (1)在体外,BMSCs在PLGA上生长良好,与同期培养板里面的细胞比较,吸光度值(A)差异无统计学意义(P＞0.05);(2)在体内,BMSCs及其神经样细胞复合PLGA后能修复损伤的坐骨神经,促进大鼠下肢运动功能的恢复.术后3周,各组大鼠斜板试验的角度分别是:直接缝合组(38.32 ±5.51)度、单纯PLGA组(40.27 ±2.74)度、BMSCs-PLGA组(45.14±3.43)度、神经样细胞-PLGA组(60.56±4.70)度,且神经样细胞-PLGA组显著高于其他组(P＜0.01);病理切片显示支架与宿主神经组织有良好的生物相容性.结论 BMSCs能诱导分化生成神经样细胞,而PLGA与两者有良好的生物相容性.     

慢病毒介导的Sox9基因在兔骨髓间充质干细胞的过表达促进软骨损伤修复

目的:明确在体内Sox9基因过表达的兔骨髓间充质干细胞对于关节软骨损伤修复的作用。方法:以慢病毒介导的Sox9基因转染兔骨髓间充质干细胞(BMSCs),体外检测软骨特异性分子,将新西兰大白兔24只48个膝关节随机分为3组,动物麻醉后,双侧股骨滑车处的关节面上用直径4 mm的钻头钻孔,深度3 mm,穿透软骨下骨,造成全层关节软骨损伤,将转染后的细胞植入体内用以修复全层关节软骨损伤,实验组植入BMSCs-(Lenti-Sox9-EGFP)-藻酸钙复合物,实验对照组植入BMSCs-藻酸钙复合物,空白对照组只钻孔。术后6、12周分别进行光镜、电镜观察,以及HE、免疫组织化学染色检测软骨的修复程度。结果:经Sox9基因转染后的细胞在3 d时,Sox9基因表达最高,随后下降。转染后3 d,Ⅱ型胶原开始表达,到14 d时达到最高。表明Sox9过表达启动了兔骨髓间充质干细胞的软骨分化。组织学观察显示,实验组术后6周缺损处有透明软骨样组织填充,术后12周缺损处软骨和软骨下骨修复良好。两对照组,缺损处由纤维组织填充。免疫组织化学显示,修复组织内Ⅱ型胶原,免疫组化染色结果阳性强于两对照组。组织学评分结果显示实验组软骨损伤修复各时间点效果明显优于两对照组,差异有统计学意义。结论:Sox9基因过表达的兔骨髓间充质干细胞(BMSCs)促进软骨损伤的修复。