辛伐他汀对大鼠BMSCs成骨分化及其基因表达谱的影响

 目的 探讨辛伐他汀对体外培养的大鼠骨髓基质干细胞（bone marrow stromal cells, BMSCs）成骨分化的作用,以及在此过程中大鼠BMSCs基因表达谱的变化。方法 取6周龄雄性SD大鼠股骨、胫骨骨髓,进行细胞培养,并于第3天实验组（SIM）加入辛伐他汀（1×10-7 mol·L-1）,对照组（V）加入等量溶剂。细胞培养的第14天提取、纯化mRNA,逆转录合成cDNA,荧光标记后与大鼠全基因组寡核苷酸芯片（G4130A）杂交、扫描后筛选出差异表达的基因,并于同一时间点进行碱性磷酸酶（ALP）染色;第21天行Von Kossa染色观察细胞外基质矿化情况。 结果 ①ALP染色：SIM组ALP阳性细胞比例显著高于V组;②Von Kossa染色：SIM组细胞外基质矿化能力明显强于V组;③在22 575个基因中,共检测出318个差异表达基因,其中包括ALPl、TGFβ1、IBSP、MMP13、VEGF、IL1α、CXCL10、Zfp36、MEPE等与成骨分化相关的基因。结论 辛伐他汀能够促进体外诱导培养的BMSCs向成骨细胞分化,同时伴有多个成骨相关基因表达水平的改变。     

辛伐他汀干预卵巢切除大鼠骨密度和生物力学性能的变化

BACKGROUND: Osteoporosis and its complications severely threaten the elder’s health. Simvastatin, widely accepted as a lipid-lowering drug, is reported to potentially promote bone formation, but it is in debate when orally administered, and there is no evidence to support whether this is due to the region difference. OBJECTIVE: To investigate the effect of orally administered simvastatin on bone mass and biomechanical properties of the femur and vertebrae in osteopenia rats induced by ovariectomy (OVX). METHODS: Twenty-four 6-month-old female Sprague-Dawley rats were subjected to OVX+orally administered saline vehicle (OVX group, n=8), OVX+orally administered simvastatin (5 mg/kg/d; intervention group, n=8) or sham surgery (sham group, n=8). After 8 weeks of treatment, all rats were sacrificed and the level of procollagen type I N-terminal propeptide in blood serum was assessed by ELISA. Bone mineral density was determined in the L5 vertebra and left femur using dual-energy X-rays. Furthermore, the biomechanical properties of the L4 vertebra and right femur, including maximum load and elastic modulus, were detected by compression testing and three-point bending test, respectively. RESULTS AND CONCLUSION: The serum level of procollagen type I N-terminal propeptide in the sham group was significantly lower than that in the other two groups. OVX rats showed significantly lower bone mineral density in both the L5 vertebra and left femur than sham rats (P < 0.05). Rats in the intervention group showed higher bone mineral density than those in the OVX group, with statistically significant difference in the L5 vertebra (P < 0.05), but insignificant difference in the femur. Maximum load and elastic modulus of the L4 vertebra in the OVX group were significantly lower than those in the sham and intervention group. Markedly lower elastic modulus of the femur was found in the OVX group than the sham and intervention groups. These findings demonstrate that simvastatin treatment can partially prevent bone loss in OVX rats with more notable effect on the vertebrae than the femur, and for this model, the vertebra is superior to the femur used in biomechanical test. 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     

辛伐他汀对骨髓基质干细胞特异性成骨分化基因表达的影响

文章快速阅读： 文题释义： 骨形态发生蛋白：是转化生长因子超家族成员之一,其中骨形态发生蛋白2是公认的骨髓基质干细胞成骨分化的关键蛋白,不仅可以促进成骨细胞及其前体细胞的增殖,而且能够促进成骨细胞的分化,是骨髓基质干细胞成骨分化中晚期表达的特异性标志蛋白,国外首次发现辛伐他汀的成骨潜能即是通过筛选发现辛伐他汀可以刺激骨形态发生蛋白2启动子活性。 Ⅰ型胶原：由成骨细胞以原胶原的形式分泌,在骨骼与结缔组织中通过形成和保持骨架的完整性来发挥作用,在形成特定的细胞外微环境中也起到主要作用,而这些微环境对于维持细胞的完整性及传递细胞外信号起到关键作用。摘要 背景：以往研究表明降脂类药物辛伐他汀具有促进体外培养骨髓基质干细胞向成骨细胞分化的潜能,有望成为新型促成骨类药物,但干预不同时间点相应特异性成骨分化基因的表达是否有差异尚不得而知。 目的：观察辛伐他汀体外刺激不同时间点大鼠骨髓基质干细胞骨形态发生蛋白2和Ⅰ型胶原的表达。 方法：取第1代骨髓基质干细胞分为两组,对照组加入成骨诱导培养基培养,辛伐他汀组在对照组基础上加入终浓度为10-7 mol/L的辛伐他汀培养,干预第7天检测第3代细胞碱性磷酸酶的表达。取第4代骨髓基质干细胞分为两组,对照组加入成骨诱导培养基培养,辛伐他汀组在对照组基础上加入终浓度为10-7 mol/L的辛伐他汀培养,干预12 h和36 h提取细胞RNA及蛋白,采用Realtime PCR 和Western blot 法检测骨形态发生蛋白2和Ⅰ型胶原的表达。 结果与结论：①两组细胞均有碱性磷酸酶分泌,辛伐他汀组大鼠碱性磷酸酶阳性细胞比例显著高于对照组(P < 0.05);②辛伐他汀组2个时间点骨形态发生蛋白2和Ⅰ型胶原mRNA表达均显著高于对照组 (P < 0.05);③Western blot 法检测辛伐他汀组2个时间点骨形态发生蛋白2的表达均显著高于对照组(P < 0.05);辛伐他汀组Ⅰ型胶原蛋白的表达于12 h显著高于对照组(P < 0.05),36 h无显著差别;④以上结果提示,辛伐他汀可以促进大鼠骨髓基质干细胞向成骨细胞分化晚期特异性标志蛋白骨形态发生蛋白2和Ⅰ型胶原的表达,药物刺激12 h较36 h作用更显著。 中国组织工程研究杂志出版内容重点： 干细胞;骨髓干细胞;造血干细胞;脂肪干细胞;肿瘤干细胞;胚胎干细胞;脐带脐血干细胞;干细胞诱导;干细胞分化;组织工程 ORCID: 0000-0001-7083-3380(田发明)     

辛伐他汀体内给药对大鼠骨量和骨髓基质干细胞增殖分化的影响

背景：辛伐他汀对正常大鼠骨代谢及骨髓基质干细胞增殖分化影响的报道目前不多。 目的：观察辛伐他汀体内给药对大鼠骨量和骨髓基质干细胞增殖、分化的影响,及其在此过程中Smad1,2,7 mRNA表达水平的变化。 方法：16只6周龄雌性SD大鼠按体质量随机均分成2组,对照组每天灌胃蒸馏水,实验组灌胃辛伐他汀20 mg/(kg•d),持续9周。于最后一次灌胃的第2天取左侧股骨行骨密度和骨组织形态计量学测定;取右侧股骨和胫骨骨髓基质细胞向成骨方向诱导培养,并采用CCK-8法检测定向成骨分化中的骨髓基质干细胞的增殖能力;细胞培养第16,28天检测碱性磷酸酶比活性、碱性磷酸酶染色阳性细胞比;细胞培养第21天,提取总RNA,采用Real-time RT-PCR检测Smad1,2,7的mRNA表达。 结果与结论：辛伐他汀体内给药干预9周后,大鼠骨量和骨密度无显著变化,体外培养骨髓基质干细胞所有检测基因mRNA水平、细胞增殖能力、细胞外基质矿化能力、碱性磷酸酶比活性、碱性磷酸酶染色阳性细胞比两组间差异均无显著性意义 (P > 0.05)。结果显示20 mg/(kg•d)辛伐他汀体内给药9周对大鼠骨量及骨髓基质干细胞的增殖和分化及Smad1,2,7的表达无显著作用。     

骨髓基质干细胞成骨分化过程中Wnt、骨形态发生蛋白2信号通路相关因子与辛伐他汀的作用

背景：辛伐他汀可促进体外培养的人或鼠骨髓基质干细胞向成骨细胞分化,但作用机制尚不清楚。 目的：观察辛伐他汀对大鼠骨髓基质干细胞向成骨细胞分化过程中Wnt与骨形态发生蛋白2信号途径中相关因子表达的影响。 方法：取6周龄雌性SD大鼠双侧股骨、胫骨全骨髓进行体外成骨细胞诱导培养。实验分为对照组及SIM组。SIM组加入浓度为10-7 mol/L辛伐他汀,对照组加入等量无水乙醇和PBS。培养14 d,行碱性磷酸酶染色,28 d时,行von Kossa染色观察细胞外基质矿化情况;培养14,21 d,免疫荧光细胞化学染色观察成骨细胞中β-catenin,Smad1/5,Cbfa1的表达及分布。  结果与结论：大鼠骨髓基质干细胞经体外诱导后可分化为具有碱性磷酸酶活性和矿化细胞外基质能力的成熟成骨细胞。辛伐他汀可显著上调骨髓基质干细胞成骨分化过程中碱性磷酸酶的表达。同时,与对照组比较,SIM组β-catenin,Smad1/5,Cbfa1表达明显增多(P < 0.05),且呈现明显的核内聚集趋势。说明辛伐他汀促进骨髓基质干细胞向成骨细胞分化的作用可能与调控Wnt与骨形态发生蛋白2信号通路中相关因子的表达及细胞内分布有关。     

仙灵骨葆对骨质疏松性骨折骨痂血管形成的影响

背景：骨质疏松对骨折愈合早期的影响尚存争议,仙灵骨葆对骨质疏松性骨折愈合的影响及其机制尚有待深入研究。 目的：观察骨质疏松对大鼠股骨干骨折愈合的影响,以及仙灵骨葆对骨质疏松性骨折愈合的作用。 方法：将50只雌性12周龄Sprague-Dawley大鼠随机分成5组：假手术组、骨折组、去卵巢组、去卵巢+骨折组及治疗组,后3组切除大鼠双侧卵巢制备去卵巢模型,骨折模型于去卵巢后4周制备,为股骨干中段横行骨折。治疗组在去卵巢及骨折基础上灌胃给予仙灵骨葆250 mg/(kg•d)。给药3周,取去卵巢+骨折组、骨折组和治疗组大鼠骨折侧标本行X射线摄像仪摄片后,测量其骨密度,苏木精-伊红染色观察骨痂组织的病理学改变并计数血管,免疫组织化学染色检测骨痂组织骨形态发生蛋白2的表达。 结果与结论：去卵巢处理后大鼠的骨密度、计算机X射线摄像仪摄片评分显著降低(P < 0.05),仙灵骨葆可在一定程度上提高去卵巢后骨折大鼠的骨密度及X射线摄像仪摄片评分,但差异无显著性意义(P > 0.05);仙灵骨葆可提高去卵巢后骨折大鼠骨痂组织的血管数量(P < 0.05),但对骨形态发生蛋白2的表达无影响。提示,去卵巢后大鼠骨折早期愈合过程延迟,仙灵骨葆可促进骨质疏松大鼠骨折愈合早期血管的形成。     

阿仑膦酸钠可抑制骨质疏松性骨折的愈合

背景：阿仑膦酸钠作为治疗骨质疏松症的首选药物已被临床广泛应用。 目的：观察阿仑膦酸钠对骨质疏松性骨折大鼠股骨干骨折愈合的影响。 方法：将SD大鼠随机分成3组：假手术组,模型组和阿仑膦酸钠组。模型组及阿仑膦酸钠组于卵巢切除后4周进行右股骨干中段横行骨折,克氏针固定。阿仑膦酸钠组建模后皮下注射阿仑膦酸钠。 结果与结论：骨折造模后3及6周,阿仑膦酸钠组右股骨整体骨密度和远段骨密度高于模型组(P < 0.01),与模型组相比,阿仑膦酸钠组骨折端骨痂体积大、骨痂数量多,软骨性骨痂向骨性骨痂转换过程延迟,骨折愈合过程减慢,破骨细胞数量显著降低(P < 0.05)。结果证实,阿仑膦酸钠对大鼠骨质疏松性骨折愈合过程有抑制作用,其机制可能与阿仑膦酸钠抑制破骨细胞活性使骨痂钙化过程减慢有关。     

辛伐他汀体内给药对大鼠骨量和骨髓基质干细胞增殖分化的影响

背景:辛伐他汀对正常大鼠骨代谢及骨髓基质干细胞增殖分化影响的报道目前不多.目的:观察辛伐他汀体内给药对大鼠骨量和骨髓基质干细胞增殖、分化的影响,及其在此过程中Smad1,2,7 mRNA表达水平的变化.方法:16只6周龄雌性SD大鼠按体质量随机均分成2组,对照组每天灌胃蒸馏水,实验组灌胃辛伐他汀20 mg/(kg·d),持续9周.于最后一次灌胃的第2天取左侧股骨行骨密度和骨组织形态计量学测定;取右侧股骨和胫骨骨髓基质细胞向成骨方向诱导培养,并采用CCK-8法检测定向成骨分化中的骨髓基质干细胞的增殖能力;细胞培养第16,28天检测碱性磷酸酶比活性、碱性磷酸酶染色阳性细胞比;细胞培养第21天,提取总RNA,采用Real-time RT-PCR检测Smad1,2,7的mRNA表达.结果与结论:辛伐他汀体内给药干预9周后,大鼠骨量和骨密度无显著变化,体外培养骨髓基质干细胞所有检测基因mRNA水平、细胞增殖能力、细胞外基质矿化能力、碱性磷酸酶比活性、碱性磷酸酶染色阳性细胞比两组间差异均无显著性意义 (P > 0.05).结果显示20 mg/(kg·d)辛伐他汀体内给药9周对大鼠骨量及骨髓基质干细胞的增殖和分化及Smad1,2,7的表达无显著作用.     

降钙素在体内体外实验中对兔关节炎关节软骨退变及软骨下骨骨代谢的影响

[目的]研究降钙素(calcitonin, CT)对骨性关节炎关节软骨退变和软骨下骨骨代谢的影响.[方法]30只3个月龄雌性日本大耳白兔随机分为三组,其中两组行右膝关节前交叉韧带切断术(anterior cruciate ligament transaction,ACLT),分为ACLT+CT组和ACLT+NS组,第3组为Sham组.ACLT+CT给予每日1次皮下注射降钙素5 IU/(kg·d),持续8周,ACLT+NS组给予同样剂量生理盐水.术后8周后处死所有动物.取股骨髁制成切片行MMP-13和Ⅱ型胶原免疫组化染色.取胫骨近端制成硬组织切片行骨形态计量学检测.体外实验中,取兔膝关节软骨,经消化、培养,将第3代软骨细胞分三组:向IL-1β组加入人重组IL-1β(10 ng/ml). IL-1β+CT组加入人重组IL-1β (10 ng/ml)2 d后,再向培养液中加入CT(50 ng/ml).正常组不加任何诱导剂和干扰剂培养.然后行MMP-13、Ⅱ型胶原免疫组化检测和Realtime RT-PCR法检测.[结果]Sham组和ACLT+CT组软骨下骨骨小梁相对体积和厚度等均显著高于ACLT+NS组.Sham组和ACLT+CT组的Ⅱ型胶原的光密度值均显著高于ACLT+NS组,而MMP-13的光密度值显著低于ACLT+NS组(P<0.05).正常组和IL-1β+CT组的Ⅱ型胶原光密度值均显著高于IL-1β组而MMP-13的光密度值都显著低于IL-1β组(P<0.05).在正常组和IL-1β+CT组中Ⅱ型胶原的mRNA含量均显著高于IL-1β组而MMP-13的mRNA含量均显著低于IL-1β组(P<0.05).[结论]降钙素5 IU/(kg·d)皮下注射能够增加ACLT兔膝关节软骨Ⅱ型胶原的分泌和抑制MMP-13的表达,并可能通过调节软骨下骨的骨代谢和微结构来保护关节软骨; CT(50 ng/ml)能增加体外培养的含有IL-1β(10 ng/ml)的软骨细胞中Ⅱ型胶原的含量和抑制MMP-13分泌.