骨髓间充质干细胞成骨分化研究进展

骨髓间充质干细胞是一类具有多向分化潜能的干细胞,可作为种子细胞,修复和重建损伤或发生病变的多种组织器官,在再生医学领域中具有潜在的应用前景。在其向成骨方向的分化过程中,由多种通路、多种因子参与,其中包括细胞因子、生长因子和激素等。本文对骨髓基质干细胞的成骨分化进行了综述。     

Wnt和Notch通路在老龄个体骨髓间充质干细胞成骨中的调控

社会老龄化的加剧使老年个体骨损伤修复问题愈发突出,骨髓间充质干细胞(BMSC)是一种与骨代谢再生密切相关的骨髓细胞,其生物学特性(形态、表面特征、细胞周期、端粒酶以及细胞内活性氧簇水平等)以及增殖分化能力在生物体年龄影响下均发生了改变,成骨能力下降,影响了骨损伤的修复速度和质量.探索其中分子机制对改善老龄个体骨损伤康复有至关重要作用.参与调控的信号中,Wnt和Notch近年日益受到关注,二者对老龄BMSC成骨的调控有交互作用.老龄机体的氧化应激反应增加而生长因子生成减少,Wnt通路的转录因子β-catenin与叉头家族转录因子的亲和力增加,不再与T细胞因子和淋巴增强因子结合,故BMSC成骨减弱.同时老龄个体骨髓中BMSC数量减少,Notch抑制BMSC成骨来维持祖细胞池中BMSC的数量.Wnt和Notch之间还存在相互作用,如Notch过表达能够削弱Wnt的影响等.此外,BMP-Smad转录因子活性下降,Hedgehog信号通路下调,亦影响着BMSC的成骨分化.本文对老龄个体BMSC生物学性能变化及其成骨分化过程中信号通路的调控作用进行综述,为老龄个体骨相关性疾病的治疗提供新思路.     

降钙素基因相关肽在成骨过程中表达的动物实验研究

目的:观察降钙素基因相关肽(calcitonin gene-related peptide,CGRP)在犬骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells,BMSCs)向成骨细胞分化过程中,及应用BMSCs构建组织工程骨提升犬上颌窦底后骨组织中的表达情况。方法:体外分离培养犬BMSCs,通过成骨诱导采用实时荧光定量PCR(real-time quantitative polymerase chain reaction,Q-PCR)和免疫荧光技术检测CGRP在不同时间点的表达情况。犬上颌窦底提升术后,分别在两侧上颌窦底植入BMSCs+Bio-Oss骨粉(实验组)和Bio-Oss骨粉(对照组)。12周后处死并获取动物标本,对窦底区骨组织行CGRP免疫组化染色。结果:体外实验示CGRP表达量随成骨诱导分化呈时间依赖性递增(P<0.05);上颌窦底提升实验组CGRP表达量明显高于对照组(P<0.05),且CGRP主要分布在骨再生代谢活跃区域。结论:CGRP表达量与骨再生过程密切相关,可考虑作为骨代谢活跃度的标志。     

BMAL1基因对骨髓间充质干细胞成骨分化的调控作用

牙周炎是以牙周组织破坏为特征的感染性疾病,作为重要的牙周组织再生种子细胞,骨髓间充质干细胞在重构牙周组织结构和功能、促进牙周病好转乃至愈合方面具有重要作用,因此骨髓间充质干细胞的特性尤其是其成骨分化的相关调控机制是目前研究热点之一。BMAL1基因与骨髓间充质干细胞成骨分化等诸多生理行为的调控关系密切,有望成为牙周疾病新的治疗靶点。本文对BMAL1基因的特性以及调控骨髓间充质干细胞成骨分化的机制作一综述。     

microRNA-145调控大鼠骨髓间充质干细胞成骨分化的实验研究

目的探讨microRNA-145在大鼠骨髓间充质干细胞成骨分化过程中的作用。方法取3周龄雄性大鼠胫骨骨髓间充质干细胞,分为阴性对照组与microRNA-145下调组,分别感染慢病毒,观察microRNA-145对大鼠骨髓间充质干细胞在细胞增殖、细胞周期、凋亡和成骨分化方面的影响。结果 microRNA-145下调表达组(p Lv3-(anti)miR-145)与阴性对照组(p Lv3-Negative control)相比,大鼠骨髓间充质干细胞的增殖、细胞周期和凋亡无统计学差异(P>0.05);microRNA-145下调表达组成骨相关基因Sema3A、OPG、Runx2及Osterix/SP7表达均明显高于阴性对照组,且microRNA-145下调组茜素红染色范围也大于阴性对照组。结论 microRNA-145下调表达可以促进大鼠骨髓间充质干细胞的成骨分化,但对其细胞增殖、细胞周期和凋亡无明显影响。     

持续牵张促进小鼠骨髓间充质干细胞成骨向分化机制的研究

目的:研究p38MAPK在持续性机械牵张力促进C57BL/6J小鼠骨髓间充质干细胞成骨分化过程中的作用机制。方法:C57BL/6J小鼠BMSCs被随机分为对照组和牵张力阻断组。牵张力阻断组预先用p38MAPK特异性阻断剂SB203580处理1 h,后用Flexercell加力仪加载0.5Hz,0.8%的牵张力。对照组不做特殊处理。分别对两组细胞施加0、30 min和60 min的牵张力。采用Western blot检测P-p38MAPK蛋白的表达情况,Real time-PCR检测成骨基因ALP、COL I、OCN mRNA的表达变化。结果:C57BL/6J小鼠BMSCs传代后细胞生长状态稳定,呈梭形,具有多向分化潜能。Real time-PCR结果显示对照组BMSCs中ALP、COL I、OCN mRNA表达在不同时间点(30 min与0 min,60 min与30 min)间差异均有统计学意义(P<0.05);对照组ALP、COLI、OCN的表达量均明显高于同一时间点(30 min和60 min)牵张力阻断组(P<0.05)。Western blot结果显示,对照组内BMSCs中P-p38MAPK的蛋白水平在不同时间点间(30 min与0 min,60 min与30 min)差异均有统计学意义(P<0.05);对照组P-p38MAPK蛋白的表达量均明显高于同一时间点(30 min和60 min)牵张力阻断组(P<0.05)。结论:所采用的0.5 Hz,0.8%的机械牵张力在持续牵张力下可通过p38MAPK 通路促进小鼠BMSCs向成骨细胞分化。     

骨髓间充质干细胞外泌体调控STAT3通路促进牙周膜干细胞成骨分化

目的:研究骨髓间充质干细胞(BMMSCs)外泌体调控信号转导与转录激活因子3(STAT3)通路促进牙周膜干细胞(PDLSCs)成骨分化的作用及机制.方法:原代培养BMMSCs和PDLSCs,取第3代BMMSCs细胞分离外泌体,取第3代PDLSCs细胞进行成骨诱导并分组,外泌体组加入15μg/mL重悬于磷酸盐缓冲液(PB...     

BCOR基因敲除促进骨髓间充质干细胞成骨分化的研究

目的研究BCL6共抑制因子-BCOR对骨髓间充质干细胞成骨定向分化能力的影响。方法利用慢病毒载体的BCORshRNA基因敲除BCOR,进行丧失性功能研究。通过检测ALP活性、茜素红染色、钙离子定量分析、成骨分化相关基因的表达,观察骨髓间充质干细胞体外成骨分化能力。结果BCOR在牙源性间充质干细胞和骨髓间充质干细胞的表达无明显差异。基因敲除BCOR促进了骨髓间充质干细胞ALP活性、体外矿化能力及成骨分化相关基因骨涎蛋白、骨钙素的表达。结论BCOR基因表达降低能促进骨髓间充质干细胞成骨分化,证实BCOR是骨髓间充质干细胞成骨分化的抑制基因。     

骨髓基质细胞的体外培养和成骨方向的诱导分化

目的:体外分离狗的骨髓基质细胞,诱导其成骨分化并鉴定成骨活性.方法:体外分离培养狗的骨髓基质细胞,传代培养中加入10-8rnol/L地塞米松、50 μg/ml维生素C和10mmol/L β-甘油磷酸钠进行诱导分化,进行细胞形态和增殖观察,矿化结节Von Kossa染色,细胞碱性磷酸酶染色和Ⅰ型胶原免疫组化染色检测其成骨活性.结果:骨髓基质细胞经诱导后表现出明显的成骨活性,体外矿化结节Von Kossa钙染色阳性;传代细胞碱性磷酸酶染色阳性,酶活性＞80%,Ⅰ型胶原免疫组化染色强阳性.结论:体外分离培养的骨髓基质细胞中含有骨源性前体细胞,传代细胞具有较强的成骨潜能.     

富血小板血浆PRP的体外骨诱导作用研究

目的 :探讨在体外培养中富血小板血浆 (Platelet -RichPlasma ,PRP)对骨髓基质细胞诱导成骨的影响。方法 :从自体静脉血中提取PRP ,配制成条件培养液 ,并作用于培养状态的骨髓基质细胞 ,染色检测细胞碱性磷酸酶表达情况 ,钙化结节形成率 ,放免法测定培养液中骨钙素的含量。结果 :骨髓基质细胞经诱导培养后 ,碱性磷酸酶、骨钙素表达明显增加。结论 :体外培养时 ,PRP可促进骨髓基质细胞的成骨分化。     

雌激素对大鼠骨髓基质细胞增殖和分化的影响

目的：研究雌激素对大鼠骨髓基质细胞增殖和分化的影响,探讨其对成骨的影响。方法：体外培养4周龄雌性大鼠骨髓基质细胞,以不同浓度雌激素作用于成骨细胞,用噻唑蓝法测定细胞增殖情况;对硝基酚磷酸酯法测定细胞碱性磷酸酶活性;检测培养液中羟脯氨酸含量,了解细胞Ⅰ型胶原的分泌情况;通过矿化结节计数反映细胞的矿化能力。结果：雌激素促进成骨细胞增殖,增加碱性磷酸酶活性;提高培养液中羟脯氨酸含量,峰值浓度为10^-7mol／1,与对照组比较有统计学意义（P〈0．05）;雌激素显著提高细胞的矿化能力,10^-7mol／L浓度作用最显著（＋45．4％,P〈0．05）。结论：雌激素促进成骨细胞增殖和分化,提高其矿化能力,从而刺激骨形成。     

降钙素基因相关肽对体外大鼠破骨细胞形成的影响

目的 :了解降钙素基因相关肽 (CGRP)对体外培养大鼠破骨细胞形成的影响 ,探讨CGRP在局部骨改建中的作用机制。方法 :采用 1.2 5 (OH) 2 D3 体外诱导培养大鼠破骨细胞 ,观察不同浓度的CGRP对大鼠破骨细胞形成的影响。结果 :10 -9mmol/L、10 -8mmol/L、10 -7mmol/LCGRP不仅明显减少了TRAP阳性染色单核 /双核细胞的数量 ,同时也减少了多核细胞的数量 (P <0 .0 5 ) ,具有浓度依赖性。结论 :CGRP可能直接抑制破骨细胞的形成 ,在局部骨改建中发挥调节作用。     

大鼠颌骨与髂骨来源骨髓基质干细胞的体外生物学特性比较

目的比较大鼠颌骨与髂骨来源的骨髓基质干细胞(bone marrowstromal cells,BMSCs)的体外生物学特性差异。方法采用贴壁法分离培养大鼠颌骨与髂骨来源的BMSCs,从细胞生长特点,诱导矿化及成脂能力等方面比较两者的体外生物学特性。结果颌骨来源的BMSCs与髂骨来源的相比,具有更强的增殖能力,矿化诱导后形成更多的钙结节(P<0.05);而髂骨来源BMSCs在成脂诱导条件下形成更多脂质(P<0.05)。结论不同部位来源的BMSCs具有不同的生物学特点,颌骨来源的BMSCs具有更强的增殖和诱导后形成更多钙结节的能力,这为进一步研究颌骨病变与再生修复机制提供细胞学模型。     

兔骨髓基质干细胞培养及鉴定

目的：对新西兰大白兔骨髓基质干细胞（BMSCs）进行体外培养及扩增,观察其原代及传代细胞的生长特点及生物学特点,获得足够量的细胞用于材料细胞相容性实验。方法：骨髓髓腔冲洗获得新西兰大白兔幼兔股骨骨髓,用全骨髓培养法进行体外培养获得BMSCs,胰酶消化传代,用条件培养基培养传代细胞。逐日倒置显微镜观察细胞生长情况,对传代细胞进行HE染色和碱性磷酸酶（ALP）染色。结果：幼兔骨髓基质干细胞体外培养生长良好,原代细胞约2周汇成单层,传代后1周左右长满瓶底。HE染色光镜下观察见兔骨髓基质干细胞为单核细胞,细胞呈梭形或不规则长多边形,传代细胞碱性磷酸酶染色呈强阳性。结论：兔骨髓基质干细胞的体外增殖能力强,可诱导为成骨细胞,可作为骨缺损材料细胞相容性研究的受试细胞。并且可以作为骨组织工程的种子细胞。     

雷诺昔芬对骨质疏松大鼠骨髓基质细胞的影响

目的:研究不同浓度的雷诺昔芬对骨质疏松大鼠骨髓基质细胞(bone marrow stromal cells,BMSCs)增殖及分化的影响。方法:构建Sprague-Dawley(SD)大鼠骨质疏松模型,培养假手术组(Sham-ovariectomized rats,Sham组)及手术组(ovariectomized rats,OVX组)大鼠BMSCs,取生长良好的第3、第4代BMSCs,加入不同浓度的雷诺昔芬作用后,以MTT法检测BMSCs的增殖,速率法检测碱性磷酸酶(alkaline phosphatase,ALP)的含量。结果:Sham组大鼠第4代BMSCs较第3代增殖缓慢,ALP含量无明显变化;OVX组大鼠第4代BMSCs增殖能力增强,但ALP含量亦无明显变化。结论:OVX组BMSCs的增殖活力、成骨分化能力显著高于Sham组。雷诺昔芬可促进Sham组BMSCs的增殖,可促进OVX组BMSCs的增殖与分化。     

转染人骨形成蛋白-7基因对骨髓基质细胞体外生物学活性的影响

目的：观察hBMP-7基因转染对Beagle犬骨髓基质细胞（BMSC）生物学特性的影响。方法：利用脂质体介导法将hBMP-7基因转染Beagle犬BMSC，观察细胞形态及生长情况，检测碱性磷酸酶、骨钙素及钙化结节等成骨细胞表型。结果：目的基因转染后细胞形态略有变化，增殖能力无明显改变，凋亡率无明显变化，碱性磷酸酶活性明显增高，骨钙素表达增强，钙化结节增大。结论：hBMP-7基因转染可以加速BMSC向成骨细胞表型转化。hBMP-7基因转染的BMSC有望成为牙周组织工程理想的种子细胞。