简介:目的:研究衰老骨髓间充质干细胞(bonemarrowmesenchymalstemcells,BMSCs)的氧化应激水平,以及氧自由基(reactiveoxygenspecies,ROS)对其成骨分化的影响,探索ROS升高的分子机制。方法:通过碱性磷酸酶(alkalinephosphatase,ALP)染色及实时定量RT-PCR比较年轻及衰老BMSCs成骨分化能力,利用荧光显微镜及流式细胞术检测BMSCs中ROS水平,并检测超氧化物歧化酶2(superoxidedismutase2,SOD2)及过氧化氢酶(catalase,CAT)在不同BMSCs中的表达水平。结果:发现衰老BMSCs的成骨分化能力较年轻BMSCs显著下降,衰老BMSCs内ROS水平升高是导致其成骨分化下降的重要因素;SOD2及CAT介导的抗氧化机制异常导致ROS上升。结论:抗氧化酶表达下降引起衰老BMSCs内ROS水平升高,抑制其成骨分化。
简介:摘要目的探讨磷酸钙骨水泥(CPC)支架负载大黄素(EMO)对成骨细胞成骨活性的影响。方法首先制备骨水泥支架,将EMO粉末与CPC粉末(1∶9)均匀混合,加入柠檬酸搅拌后,注入聚四氟乙烯模具(EMO-CPC组);将0.36 g CPC粉末加入柠檬酸搅拌后,注入聚四氟乙烯模具(CPC组)。比较两组大体形貌、凝结时间(初凝时间和终凝时间)、可注射率及压缩强度。提取原代成骨细胞,并与两组支架共培养,通过扫描电镜观察两组共培养3 d后的表征;通过细胞活性与毒性检测试剂盒行活/死细胞染色和3-(4,5-二甲基噻唑-2)-2,5-二苯基四氮唑溴(MTT)比色法检测两组细胞存活率、毒性及增殖活力,并对两组支架行骨桥蛋白(OPN)免疫荧光染色,于倒置荧光显微镜下观察OPN蛋白荧光表达情况;共培养7 d后,通过四唑硝基蓝/5-溴-4-氯-3-吲哚基-磷酸盐(NBT/BCIP)染色法行碱性磷酸酶(ALP)染色,观察两组成骨活性;共培养14 d后,采用茜素红染色法检测两组成骨活性。结果两组支架扫描电镜下均呈现相对光滑平整的形貌结构。EMO-CPC组初凝时间、终凝时间、可注射率及压缩强度与CPC组比较,差异无统计学意义(P > 0.05)。扫描电镜显示,共培养3 d后成骨细胞集簇黏附于EMO-CPC支架表面,形态良好;EMO-CPC组细胞存活率达(98.2 ± 0.1)%,CPC组为(90.2 ± 0.1)%(P < 0.05);EMO-CPC组细胞增殖活力较CPC组更强(P < 0.05)。OPN特异性染色显示,EMO-CPC组OPN蛋白荧光表达更强;共培养7 d后,EMO-CPC组ALP表达高于CPC组。共培养14 d后,EMO-CPC组茜素红染色强度更为显著,成骨活性更强。结论EMO-CPC支架较CPC支架具有更好的生物相容性、细胞增殖能力及成骨活性,为成骨细胞的生长提供了适宜的环境。
简介:摘要目的探究氟暴露与低营养对大鼠成骨、破骨分化的联合作用及作用方式。方法将SD大鼠按2 × 2析因实验设计采用随机数字表法分为单独正常营养处理组、单独低营养处理组、单独氟暴露组、氟与低营养联合作用组,每组8只,雌雄各半。实验5个月后,免疫组织化学法检测股骨碱性磷酸酶(ALP)、Runt相关转录因子2(Runx2)、骨保护素(OPG)、核因子κB受体激活因子配体(RANKL)表达水平;2 × 2析因设计方差分析判断氟暴露与低营养因素对成骨、破骨分化的交互作用。结果骨组织免疫组织化学法检测结果显示,组间成骨分化标志物ALP和Runx2表达水平比较,差异均有统计学意义(F = 25.98、17.77,P均< 0.001)。与单独正常营养处理组(0.005 2 ± 0.002 7、0.003 1 ± 0.001 4)相比,单独氟暴露组ALP和Runx2表达水平均较高(0.019 5 ± 0.005 0、0.014 4 ± 0.004 4,P均< 0.05);单独低营养处理组(0.002 6 ± 0.001 8、0.004 4 ± 0.003 2)和氟与低营养联合作用组(0.003 6 ± 0.000 7、0.002 9 ± 0.000 8)比较,差异均无统计学意义(P均> 0.05);而氟与低营养联合作用组均低于单独氟暴露组(P均< 0.05)。组间破骨分化标志物RANKL表达水平和RANKL/OPG比值比较,差异均有统计学意义(F = 10.50、31.05,P均< 0.001)。其中,与单独正常营养处理组相比,单独氟暴露组RANKL/OPG比值较低(0.115 3 ± 0.039 5比1.426 3 ± 0.777 2),氟与低营养联合作用组RANKL表达水平和RANKL/OPG比值均较高(0.019 5 ± 0.007 7比0.004 4 ± 0.002 5、7.258 7 ± 3.674 3比1.426 3 ± 0.777 2),差异均有统计学意义(P均< 0.05),而单独低营养处理组RANKL表达水平和RANKL/OPG比值(0.004 0 ± 0.001 9、2.022 3 ± 0.753 7)差异均无统计学意义(P均> 0.05);氟与低营养联合作用组RANKL表达水平及RANKL/OPG比值均高于单独低营养处理组和单独氟暴露组(P均< 0.05)。2 × 2析因设计方差分析结果显示,氟暴露与低营养因素对ALP、Runx2、RANKL表达水平和RANKL/OPG比值均有交互作用(F = 4.38、19.39、22.12、108.00,P均< 0.05),且对ALP、Runx2表达水平为拮抗作用,对RANKL表达水平和RANKL/OPG比值为协同作用。结论在大鼠骨组织中,单独氟暴露促进成骨分化,抑制以成骨功能活跃为主的破骨分化,氟与低营养联合对成骨、破骨分化的交互作用表现为拮抗成骨分化和协同促进破骨分化;正常营养条件是成骨分化的物质基础,低营养是破骨分化增强的诱因。
简介:目的:研究miR-34a对人颌骨骨髓间充质干细胞(hOBMSCs)成骨分化的影响。方法:实时定量RT-PCR检测miR-34家族在hOBMSCs成骨诱导过程中的表达情况;采用碱性磷酸酶及茜素红染色检测miR-34a对于hOBMSCs成骨分化能力的影响;Westernblot检测hOBMSCs成骨分化过程中miR-34a对于成骨相关蛋白的影响,同时检测hOBMSCs在正常培养条件下miR-34a对于DKK1蛋白表达的影响;双荧光素酶报告基因检测miR-34a与DKK1的靶向关系;通过裸鼠皮下成骨实验检测miR-34a对于hOBMSCs体内成骨的影响。结果:在hOBMSCs成骨诱导过程中,miR-34家族的miRNA表达量均显著上升(P<0.05),其中miR-34a最为明显;过表达miR-34a可显著提高hBMSCs的体外成骨能力;miR-34a可以负向调节DKK1,同时双荧光素酶报告基因实验证实DKK1为miR-34a的靶基因;体内实验同样证实miR-34a可以促进hOBMSCs的成骨分化。结论:miR-34a可能通过抑制DKK1的表达,促进hOBMSCs的成骨分化。
简介:摘要目的探究微小RNA-144(miR-144)在对2型糖尿病骨髓间充质干细胞(BMSCs)成骨能力的影响。方法构建2型糖尿病大鼠模型,并从中提取出BMSCs,在高糖骨诱导培养基下,将细胞分组为miR-144-mimic、mimic-NC、miR-144-inhibitor以及inhibitor-NC组,分别通过蛋白印迹法(Western blot)及荧光定量聚合酶链反应(PCR)检测各组细胞中成骨相关基因Runt相关基因2(Runx2)、OCN、碱性磷酸酶(ALP)以及通路蛋白Smad1的蛋白及mRNA水平,采用生物信息学技术及双荧光素酶报告基因实验验证miR-144对Smad1的靶向调控作用,并通过ALP活性检测和茜素红染色评估miR-144对细胞成骨分化程度的影响。两组间用独立样本t检验,两组以上的比较采用方差分析。结果miR-144在miR-144 mimic组中表达水平(2.24±0.32)明显高于mimic-NC组(1.12±0.08),两组间差异有统计学意义(t=9.225,P<0.01);而在miR-144 inhibitor表达水平(0.27±0.18)较inhibitor-NC组(0.96±0.10)明显下降,差异有统计学意义(t=8.242,P<0.01)。在高糖骨诱导培养基培养7 d后,miR-144 mimic组细胞中Smad1、Runx2、OCN及ALP基因的mRNA水平及蛋白水平均明显低于mimic-NC组,差异有统计学意义(P均<0.05);相反,在抑制miR-144表达的miR-144 inhibitor组中,Smad1、Runx2、OCN及ALP基因的mRNA水平均较inhibitor-NC组升高,差异有统计学意义(P均<0.01)。生物信息学技术及双荧光素酶报告基因实验表明,miR-144可以靶向抑制Smad1表达,ALP活性检测结果显示,miR-144 mimic组的吸光度值(0.452±0.132)低于mimic-NC组(1.052±0.180),差异有统计学意义(t=7.983,P<0.01),而miR-144 inhibitor组的吸光度值(1.426±0.153)则明显高于inhibitor-NC组(1.024±0.084),差异有统计学意义(t=10.181,P<0.01)。茜素红染色结果显示,miR-144 mimic组的光度值(0.945±0.098)低于mimic-NC组(1.152±0.088),差异有统计学意义(t=2.823,P<0.05),而miR-144 inhibitor组的吸光度值(2.836±0.121)则明显高于inhibitor-NC组(1.322±0.065),差异有统计学意义(t=12.037,P<0.01)。结论miR-144可能通过靶向结合Smad1对糖尿病大鼠BMSCs的成骨分化起抑制作用。
简介:
简介:摘要血管形成与骨形成的耦联作用对骨微环境重构具有重要意义。H型血管是一种骨特异性微血管亚型(CD31hiEmcnhi),主要分布于干骺端,周围密布成骨相关转录因子(Osterix+)和Runt相关转录因子2(Runx2+)成骨祖细胞。H型血管受血管内皮生长因子(VEGF)、血小板衍生生长因子-BB(PDGF-BB)、Slit同源蛋白3(SLIT3)、缺氧诱导因子-1α(HIF-1α)、Notch等信号调控,参与调节骨髓间充质干细胞(BMSCs)、成骨细胞、破骨细胞、内皮细胞等增殖、分化的过程。H型血管耦联成血管-成骨的作用机制已成为最近研究的热点。笔者就H型血管的特点、H型血管调控骨形成的机制、H型血管形成的调控机制、H型血管耦联成血管-成骨机制的影响因素等方面的研究进展进行综述,为临床骨损伤修复和抗骨质疏松治疗提供参考。
简介:摘要目的研究冬凌甲草素对成骨细胞分化和破骨细胞形成的作用及分子机制。方法从SD大鼠股骨和胫骨中分离出骨髓间充质干细胞和骨髓单核细胞,培养于含10%胎牛血清的α-MEM培养基,细胞80%~90%汇合后采用不同浓度的冬凌甲草素(0、1、2、3、4 μM)进行分组干预,CCK-8法及活死染色检测不同浓度的冬凌甲草素对间充质干细胞及骨髓单核细胞活力的影响;通过碱性磷酸酶(ALP)染色、茜素红染色、ALP活性的测定以及TRAP染色检测冬凌甲草素对成骨和破骨分化的影响;qRT-PCR检测wnt1、β-catenin、Runx2、ALP、collage-1(col-1)、骨钙蛋白(OCN)、TRAP、c-Fos、NFATc1和CTSK的表达;Western-blot及免疫荧光检测wnt1、β-catenin、ALP、col-1、OCN、Runx2、核因子κB受体活化因子配体(RANKL)、骨保护素(OPG)、GSK-3β、p-GSK-3β的表达。结果(1)与对照组比较,冬凌甲草素(2 μM)具有促进间充质干细胞向成骨细胞分化和提高ALP活性的作用;(2)冬凌甲草素可以促进wnt1、β-catenin、Runx2的表达,在加入Wnt/β-catenin/TCF通路选择性拮抗剂ICG-001后,成骨相关标志物表达下降。(3)冬凌甲草素可以促进OPG而抑制RANKL的表达。(4)冬凌甲草素可以直接或间接抑制破骨相关基因TRAP,NFATc1和c-Fos的表达。结论冬凌甲草素可能通过Wnt/β-catenin信号通路促进骨髓间充质干向成骨细胞分化,同时,它还可能抑制RANKL介导的破骨细胞的形成。
简介:目的探讨利用组织工程方法,以小肠粘膜下层为支架材料复合成骨诱导后的骨髓基质干细胞构建骨组织的可行性。方法将取自兔骨髓中的骨髓基质干细胞经成骨诱导液诱导后,与经处理的猪小肠粘膜下层在体外共培养。1周后,将共培养的猪小肠粘膜下层埋置于无胸腺裸鼠皮下。分别在不同时间进行扫描电镜、透射电镜、组织学和免疫组织化学观察。结果体外培养时,见细胞与材料粘附良好,且分泌大量的细胞外基质,细胞分化、增殖活跃。大体观察植入体内的细胞-材料复合物,见颜色变白,组织硬度增加,组织学和电镜观察见有大量骨组织形成。免疫组化示细胞为具有分泌特异性骨钙蛋白的成骨细胞。结论骨髓基质干细胞经成骨诱导为成骨细胞后与小肠粘膜下层共培养,植入裸鼠体内后可形成骨组织,小肠粘膜下层是一种良好的骨组织工程支架材料。
简介:摘要目的观察成骨分化后的去分化骨髓间质干细胞(differentiation osteogenic bone marrow mesenchymal stem cells,De-BMSCs)移植对前十字韧带(anterior cruciate ligament,ACL)重建术后腱骨界面骨形成的促进作用,并探索De-BMSCs成骨分化效应增强的分子机制。方法从家兔胫骨和股骨中提取BMSCs,经成骨诱导分化后用普通培养基进行去分化培养制备De-BMSCs,鉴定De-BMSCs的干细胞特性。建立家兔ACL重建模型,分为3组:腱骨界面注射海藻酸钠凝胶(对照组);腱骨界面注射复合BMSCs海藻酸钠凝胶(BMSCs组);腱骨界面注射复合De-BMSCs海藻酸钠凝胶(De-BMSCs组)。术后4周和12周取膝关节标本,进行组织学、影像学、生物力学检测,评估腱骨界面骨形成情况。De-BMSCs体外成骨诱导分化,给予活化T细胞核转录因子1(nuclear factor of activated T cells 1,NFATc1)RNA干扰处理,检测成骨分化标志基因及Nanog/NFATc1/Osterix信号通路的表达,明确De-BMSCs成骨分化效应增强的分子机制。结果De-BMSCs可向成骨、成脂、成软骨分化,具有干细胞特性(均P<0.05)。术后4周De-BMSCs组BV/TV值为0.36±0.01,较对照组0.24±0.03和BMSCs组0.30±0.02明显增加(P<0.05),最大负荷(40.34±1.19)N和刚度(20.67±2.14)N/mm较对照组[(14.88±2.74)N,(8.67±2.19)N/mm]和BMSCs组[(26.31±1.76)N,(13.81±2.14)N/mm]明显升高(均P<0.05);术后12周De-BMSCs组BV/TV值0.47±0.02较对照组0.30 ± 0.02和BMSCs组0.35 ± 0.03明显增加(均P<0.05),最大负荷(64.46±6.69)N和刚度(25.18±3.11)N/mm较对照组[(41.01±6.12)N,(11.59±2.54)N/mm]和BMSCs组[(48.21±4.12)N,(15.89±2.94)N/mm]明显升高(均P<0.05);De-BMSCs成骨分化过程中,Nanog的表达增加(P<0.05),NFATc1的表达上升且其与Osterix的相互作用增强(P<0.05),成骨分化标志基因COL1A、OCN、OPN的表达增加(均P<0.05)。结论De-BMSCs移植可促进ACL重建后的腱骨界面骨形成,其作用机制可能是Nanog/NFATc1/Osterix信号通路介导了De-BMSCs成骨分化效应增强。
简介:摘要目的构建包载骨形态发生蛋白(BMP)-4的腺病毒并利用其骨骼肌内异位成骨特性,探索移植异位形成的自体骨进行骨缺损修补的体内效果。方法2018年6月至2020年3月,将BMP-4基因构建入AAV载体内,纯化出AAV-BMP-4。将AAV-BMP-4吸附于明胶海绵(Gelfoam)上并植入郑州大学实验动物中心SPF饲养室饲养的SCID小鼠的股肌袋内,4周后进行AAV-BMP-4的活性测定。在小鼠背部皮下应用AAV-BMP-4,观察骨骼肌肉诱导异位成骨,待骨组织形成稳定后,取出这些骨组织移植入事先制备好的小鼠的颅骨缺损模型中,观察其骨缺损修复效果。结果成功构建出纯化后浓度达5×1012 vp/ml的AAV-BMP-4病毒颗粒。病毒颗粒植入小鼠的股肌袋内可成功诱导异位骨组织的形成,小鼠背部皮下植入AAV-BMP-4+Gelfoam复合体后4周出现了少量的新生骨组织,骨量达1 cm×2 cm×2 cm。X线和MicroCT的检查均证实了小鼠的背部皮下骨组织形成。经修剪移植入小鼠颅骨缺损模型处的骨组织在植入缺损处后,没有出现异常增生的现象,而是不断地随着时间的推移进行着外形的轻微改建,颅骨缺损得到了良好的修复。结论体外构建的AAV-BMP-4具有良好的生物学活性,AAV-BMP-4+Gelfoam在骨骼肌肉中可有效诱导成骨,利用新生骨组织可以成功地修复颅骨缺损的动物模型。移植的骨组织植入颅骨缺损后未出现过度生长的现象,且与宿主骨结合良好。
简介:摘要目的采用全骨髓贴壁法从兔骨髓中分离培养BMSCs,并进行成骨的诱导分化及鉴定。方法采用全骨髓贴壁法分离兔BMSCs,观察其形态特征;选择维生素C、β-甘油磷酸钠、地塞米松等生长因子诱导BMSCs的成骨分化,碱性磷酸酶染色测定活性;流式细胞仪检测其表面抗原CD29、CD34、CD44、CD45的表达情况。结果与结论体外培养兔BMSCs成梭型,细胞扁平,胞体狭长,增殖能力强。流式细胞仪分析结果显示,第3代培养的细胞CD29和CD44阳性,CD34和CD45阴性。成骨诱导培养10d,碱性磷酸酶染色阳性。提示全骨髓贴壁法分离兔BMSCs是一种简单有效的分离方法,可作为稳定种子细胞进行体内组织工程研究。
简介:摘要目的探讨磁场在大鼠骨髓基质干细胞向成骨细胞方向分化中的作用。方法在恒定磁场和无恒定磁场的条件下,分别在培养皿对大鼠骨髓基质干细胞进行成骨诱导,在实验的1、3、5、7天进行细胞增值,碱性磷酸酶,VonKossa染色检测。比较恒定磁场对大鼠骨髓基质干细胞成骨作用的影响。结果3天时,MTT显示细胞增值有差异。在5、7天时,所有检测均有差异。在第7天时,碱性磷酸酶染色结果显示磁场组的阳性率要高于非磁场组。结论恒定磁场增强骨髓基质干细的成骨细胞分化,改变细胞形态。