Notch信号通路在骨重建过程中的双向调节作用

Notch信号通路对骨形成及骨吸收的刺激和抑制作用都被广泛报道,其在成骨细胞、骨细胞、破骨细胞、骨髓间充质干细胞等的生成或分化中的作用出现了"矛盾"的结果,表现为对于骨形成-骨吸收偶联关系的双向调节作用,可见,Notch信号通路对骨重建过程的影响并非单一的促进或抑制作用,本文就Notch信号通路对成骨细胞、破骨细胞、骨髓间充质干细胞生成、分化及功能的双向调节作用做一综述,以期为相关骨代谢疾病的研究思路提供参考。     

Wnt信号通路在骨髓间充质干细胞向成骨细胞分化机制的研究进展

Wnt信号通路是目前骨骼系统相关疾病发病机制和骨代谢研究的新热点,笔者就其对骨髓间充质干细胞向成骨细胞分化的机制及研究现状作详细阐述,旨在为相关研究提供一定的理论依据及参考。     

Hedgehog信号通路调控骨形成探讨中药防治骨质疏松症的研究进展

Hedgehog信号通路是一种高度保守而重要的信号通路，参与多种细胞的增殖和分化。骨质疏松症是一种常见的以骨量减少、骨组织微结构破坏为特征，导致骨质脆性增加和易于骨折的全身性骨代谢疾病，给社会造成了巨大的负担。骨质疏松症的发生发展受多种信号通路调控。近年来，国内外研究发现，Hedgehog通路是一个很有前途的参与骨形成和骨稳态的信号通路。已有研究证实，Hedgehog信号通路可能通过增加骨形成相关因子的表达，诱导骨髓间充质干细胞成骨分化，促进成骨细胞增殖分化，对防治骨质疏松症具有重要意义。本文综述了目前Hedgehog信号通路在骨形成调节中的作用机制及中医药的干预作用，旨在为促进骨形成、防治骨质疏松症提供新的作用靶点。     

低密度脂蛋白在2型糖尿病骨质疏松中的作用研究进展

2型糖尿病及骨质疏松已成为我国最主要的慢性代谢性疾病。2型糖尿病常伴有血脂紊乱，常表现为低密度脂蛋白升高，而越来越多的研究表明血脂通过不同的方式影响骨代谢，其机制可能是通过抑制骨髓间充质干细胞成骨分化，通过RANK/RNAKL/OPG信号通路及炎症反应调节破骨细胞等方式调节骨代谢。     

脂肪因子chemerin与骨质疏松症的关系展望

骨质疏松症是世界常见病、多发病,医学界对骨质疏松症发病机理与防治的研究愈显重要。近年研究表明,各种原因导致的骨量减少常伴有骨髓中脂肪组织含量的增加。骨质疏松的发生可能与骨代谢中成脂和成骨的比例有关。骨髓中脂肪组织在骨形成和造血支持中发挥重要作用,脂肪组织具有内分泌调节功能,释放出一系列重要的分泌性因子,比如：leptin、adiponectin、chemerin、resistin、visfatin等,在调节骨髓间充质干细胞向脂肪细胞分化过程中起关键作用。chemerin是新发现的脂肪因子,它在免疫应答、脂质代谢、糖类代谢、炎症反应等生理病理过程中都起着重要的作用。它与leptin、adiponect等脂肪因子一样参与骨代谢的调节,对维持骨代谢的平衡起着重要的作用。chemerin及其受体CMKLR1信号传递通路的激活可以调节骨髓间充质干细胞的分化,促进破骨细胞的生成,从而影响影响骨的重建。现在chemerin/CMKLR1信号通路影响骨代谢的作用机制还不是很明确,深入研究chemerin及其受体与骨质疏松的关系,可以进一步了解骨质疏松症发生机制,为治疗及预防骨质疏松症及提供了新的方向。     

脂肪因子 chemerin 与骨质疏松症的关系展望

骨质疏松症是常见病、多发病,医学界对骨质疏松症发病机理与防治的研究愈显重要。近年研究表明,各种原因导致的骨量减少常伴有骨髓中脂肪组织含量的增加。骨质疏松的发生可能与骨代谢中成脂和成骨的比例有关。骨髓中脂肪组织在骨形成和造血支持中发挥重要作用,脂肪组织具有内分泌调节功能,释放出一系列重要的分泌性因子,比如：leptin、adiponectin、chemerin、resistin、visfatin等,在调节骨髓间充质干细胞向脂肪细胞分化过程中起关键作用。 Chemerin是新发现的脂肪因子,它在免疫应答、脂质代谢、糖类代谢、炎症反应等生理病理过程中都起着重要的作用。它与leptin、adiponect 等脂肪因子一样参与骨代谢的调节,对维持骨代谢的平衡起着重要的作用。 Chemerin及其受体CMKLR1信号传递通路的激活可以调节骨髓间充质干细胞的分化,促进破骨细胞的生成,从而影响骨的重建。现在chemerin／CMKLR1信号通路影响骨代谢的作用机制还不是很明确,深入研究chemerin及其受体与骨质疏松的关系,可以进一步了解骨质疏松症发生机制,为治疗及预防骨质疏松症提供了新的方向。     

BMP-TGFβ信号通路

间充质干细胞作为代表性的成骨分化潜能的细胞,多条信号传导通路调控间充质干细胞进而影响其成骨分化的过程。其中BMP信号通路在此过程中的作用日益受到关注。国内外研究表明,BMP-TGFβ在调控靶细胞成骨分化过程中在分子的表达水平和功能活性的改变中起到关键的作用。成骨增殖分化过程是一个动态过程,在成骨分化的不同阶段,分子通路的作用不同,相互之间的调节也动态变化的,研究BMP和经典Wnt信号通路在成骨分化过程中的相互调节作用,对于指导治疗骨质疏松和骨折有重要的作用。本文就BMP-TGFβ通路对靶细胞成骨分化的调控作用以及和经典Wnt信号两条信号通路之间的交联作简要综述。     

骨肉瘤通过激活Notch信号通路调节hBMSC增殖和分化能力的实验研究

目的 探讨骨肉瘤对人骨髓间充质干细胞(hBMSC) Notch信号通路活性及增殖分化能力的影响.方法 人骨肉瘤细胞系U2OS上清条件培养液刺激hBMSC后,通过实时聚合酶链反应(PCR)检测Notch信号通路受体(Notch1、Notch2、Notch3)及下游基因(HES1、HEY1)表达变化;CCK8测定增殖变化;碱性磷酸酶染色显示成骨分化能力变化.而后将Notch信号通路抑制剂DAPT加入U2OS上清条件培养中,再次检测增殖和成骨分化能力变化.结果 U2OS上清条件培养液可明显促进hBMSC 上游Notch1、Notch2、Notch3及下游HEY1的表达,HES1呈一过性增高,hBMSC增殖加快,成骨分化能力降低;相反,加入DAPT后,U2OS条件培养液促增殖抑分化的效应被完全逆转.结论 骨肉瘤通过上调Notch信号通路活性促进hBMSC增殖,抑制其成骨分化.Notch信号通路在肿瘤微环境的形成中可能起至关重要的作用.     

MAPKs通路在MSCs的增殖及向成骨细胞分化过程中的作用

间充质干细胞（MSCs）是一种多潜能成体干细胞,在体外诱导剂的作用下能向成骨细胞分化。在MSCs向成骨细胞分化过程中,受到MAPKs、BMPs、Notch和Wnt等多种信号通路的调控。其中MAPKs信号通路研究比较深入,近年来研究表明在MAPKs信号通路的五种途径中,ERKs、p38MAPK和JNKs途径参与了成骨细胞增殖和分化的信号转导。现对MAPKs通路与其参与的MSCs增殖和成骨分化过程简要综述。     

骨细胞Wnt/β-Catenin通过Notch信号促进BMSCs成骨分化

目的探讨骨细胞Wnt信号通路对骨髓间充质干细胞(BMSCs)成骨分化的作用及其分子机制。方法采用条件性基因敲出Cre/loxp技术制备特异性激活骨细胞Wnt/β-Catenin信号通路的小鼠;体外分离其和野生对照组小鼠的骨细胞,并分别与野生型小鼠骨髓间充质干细胞共培养;碱性磷酸酶(ALP)染色及活性定量、茜素红(Alizarin red)染色检测共培养早期成骨分化和晚期钙盐沉积;Real-Time PCR检测骨细胞Notch信号配体Jag1、Jag2、Dll1、Dll4及共培养后成骨分化特异标志物Runx2、ALP、Osteocalcin的mRNA表达水平。随后于共培养中加入Notch信号通路化学抑制剂DAPT(对照组加DMSO),再次行碱性磷酸酶(ALP)染色及活性定量和Real-Time PCR检测成骨分化特异标志物表达水平。结果 Wnt/β-Catenin激活的骨细胞其自身Jag1、Jag2、Dll4 mRNA表达较对照组骨细胞明显升高(P0.05),与BMSCs共培养后成骨转录因子Runx2,成骨分化特异标志物ALP、Osteocalcin mRNA的表达较野生型明显升高(P0.05),钙盐沉积增加。加入DAPT后,骨细胞Wnt激活组成骨转录因子Runx2、ALP、Osteocalcin mRNA的表达明显下降(P0.05)。结论骨细胞调控骨的代谢,激活其Wnt/β-Catenin信号通路将通过上调Notch信号而促进BMSCs的成骨分化。     

水蛭素通过上调VEGF/Notch1信号通路促进人骨髓间充质干细胞成骨分化

摘要：目的 观察水蛭素对人骨髓间充质干细胞（bone marrow mesenchymal stem cell,BMSC）成骨分化的影响。方法 BMSCs细胞分为正常培养的对照组、成骨诱导的诱导组以及加入不同浓度（1、10、20 ATU/mL）处理的水蛭素组。MTT检测细胞增值并筛选水蛭素最适作用浓度。流式细胞仪检测细胞凋亡。RT-PCR和Western blot分别检测成骨基因Runx2、Osterix、COL1A1的mRNA和蛋白表达。BCIP/NBT染色法检测细胞中的碱性磷酸酶水平。茜素红染色检测矿化结节。检测VEGF、Notch1、Jagged1和CBF1的mRNA和蛋白表达。结果 骨髓间充质干细胞经成骨诱导细胞增殖显著增加,中高浓度的水蛭素可以不同程度促进成骨诱导的BMSCs细胞增殖（P＜0.05）,并筛选出20 ATU/mL作为水蛭素的使用浓度。水蛭素抑制成骨诱导的BMSCs细胞凋亡,上调Runx2、Osterix、COL1A1的mRNA和蛋白表达,增加碱性磷酸酶水平,促进细胞中矿化结节的生成,并提升BMSCs细胞中VEGF、Notch1、Jagged1和CBF1的表达（P＜0.05）。结论 水蛭素可能通过上调VEGF/Notch1信号通路促进人骨髓间充质干细胞成骨分化。     

Inhibition of Notch signaling pathway promotes the differentiation of bone marrow mesenchymal stem cells into islet

Objective To investigate the effect of Notch signaling during bone marrow mesenchymal stem cells (BMSC) differentiating into islet in vitro. Methods The specific inhibitor of γ-secretase DAPT was used to inhibit the Notch signaling pathway. After induction, DTZ staining, indirect immunofluorescence staining, RT-PCR and Western blotting were used to detect the expression of insulin, glucagon, Pdx-1 and Ngn3. Results (1) Identification of BMSCs: Indirect immunofluorescence staining showed that BMSCs could express CD59 and CD90, which both were makrers of mesenchymal stem cells. Besides, BMSCs could express nerve culluar markers such as NSE, GFAP, suggesting multi-directional differentiation. (2) The result of MTT showed DAPT could inhibit the cell proliferation in a time-dependent manner and a dose-dependent mannar. Besides, DAPT could inhibit the expression of target gene of Notch signal pathway in a time-dependent manner and a dose-dependent mannar. After treated by 1, 5, 20 μmol DAPT, the expression of Hes1 had reached to 92.06%, 71.40% and 46.89% of controls respectively, suggesting efficiency of inhibition on Notch reached 7.94%, 28.6% and 53.11% respectively (all P＜0.05). (3) Indirect immunofluorescence staining showed the expression of pancreas-specific markers such as insulin and glucagon were much higher in DAPT treated BMSCs than that in controls, which was confirmed by RT-PCR and Western blotting analyses. The proportion of insulin-producing cells differentiated from DAPT treated BMSCs was (74.03±3.96)%, which was higher than that from controls[(36.49±3.24)%, P＜0.05]. (4) Furthermore, RT-PCR and Western blotting analysis showed that the expressions of Pdx-1 and Ngn3 were earlier than that of insulin and glucagon, and the expressions of Pdx-1 and Ngn3 were higher in DAPT treated BMSCs than that in controls. Conclusions Notch signaling pathway plays a role in the differentiation of BMSCs into islet in vitro. Pharmacological interference with Notch signaling pathway may provide a novel method to obtain islet for therapeutic use.     

外泌体非编码RNA调控骨髓间充质干细胞成骨分化的研究进展

骨髓间充质干细胞是一种具有自我更新和多项分化潜能的干细胞,针对其成骨分化作用的研究对骨缺损、骨再生等骨组织工程有重大意义。外泌体内含miRNA、lncRNA、circRNA等非编码RNA,可通过多种途径调控骨髓间充质干细胞的成骨分化,其研究成果可以为促进成骨分化、治疗骨质疏松症等疾病提供新的靶点与方法。本文就外泌体中miRNA、lncRNA以及circRNA对BMSCs成骨分化作用机制的研究进展做一综述。     

生长分化因子7体外促进BMSCs向肌腱细胞分化的研究

目的探讨生长分化因子7(growth differentiation factor7,GDF-7)在体外能否促进BMSCs向肌腱细胞分化,为改善BMSCs修复肌腱疗效提供依据。方法采用密度梯度离心法从绿荧光大鼠骨髓组织中分离培养BMSCs,通过成骨、成脂和成软骨分化鉴定其多向分化能力。取第3代BMSCs根据成肌腱培养液中加入不同浓度GDF-7(0、12.5、25.0、50.0ng/mL),分为A、B、C、D组。体外诱导培养2周后,实时荧光定量PCR检测各组scleraxis、tenomodulin、tenascinC和Ⅰ型胶原mRNA表达,免疫细胞化学染色观察tenomodulin、tenascinC和Ⅰ型胶原蛋白表达,Western blot法检测A、C组tenomodulin蛋白的表达。结果经鉴定,分离培养的BMSCs具有成骨、成脂和成软骨分化的多向分化能力。实时荧光定量PCR检测结果示,B、C、D组的tenomodulin mRNA表达分别较A组增加了2.85、3.41、3.07倍(P<0.05),scleraxis mRNA表达增加了2.13、1.50、2.56倍(P<0.05),tenascin C mRNA表达增加了2.45、2.86、1.88倍(P<0.05),但B、C、D组间比较差异均无统计学意义(P>0.05)。B、C组Ⅰ型胶原mRNA表达较A组分别增高了1.92和2.45倍(P<0.05);D组较A组有所增高,但差异无统计学意义(P>0.05)。免疫细胞化学染色示,B、C、D组均有tenomodulin、tenascin C和Ⅰ型胶原蛋白表达,而A组均未表达;除C组Ⅰ型胶原表达高于B、D组外,其他蛋白表达B、C、D组间无明显差异。Western blot检测示C组比A组有更高的tenomodulin蛋白表达。结论 GDF-7在体外能促进大鼠BMSCs向肌腱细胞分化。     

牵张应力调控Notch1信号通路促进大鼠BMSCs增殖和成骨分化

目的 探讨牵张应力调控Notch1促进骨髓间充质干细胞(BMSCs)增殖和成骨分化的机制。方法 制备并鉴定大鼠BMSCs。细胞分组设置为：0%拉伸幅度组、0%+DAPT组、5%拉伸幅度组、5%+DAPT组。运用CCK-8法测定BMSCs增殖;采用碱性磷酸酶、茜素红和油红O染色法检测细胞成骨和成脂分化;通过Western bloting检测Notch1和Jagged1蛋白表达。结果 5%拉伸幅度牵张应力可显著提高BMSCs增殖、碱性磷酸酶表达及钙化结节形成,抑制BMSCs成脂分化(P<0.05或P<0.01),同时显著提高Notch1和Jagged1蛋白表达(P<0.01);DAPT可显著逆转牵张应力对BMSCs增殖、碱性磷酸酶表达、钙化结节形成、成脂分化及Notch1和Jagged1蛋白表达的影响(P<0.05或P<0.01)。结论 5%拉伸幅度的牵张应力促进了BMSCs增殖和成骨分化,Notch1信号通路可能是牵张应力促进BMSCs增殖和成骨分化的靶点。     

体外诱导BMSCs向软骨分化的方法研究进展

目的全面了解目前体外诱导BMSCs向软骨分化的方法,为软骨组织工程研究提供参考。方法广泛查阅近年来有关软骨组织工程中诱导BMSCs向软骨分化的文献,并进行综合分析。结果目前BMSCs诱导成软骨方法主要是添加外源性生长因子,其中TGF-β家族被公认为最重要的诱导和调节因子。其他重要的诱导方法包括添加多种化学因子、物理因素、转基因技术和微环境诱导等方法,但这些方法仍存在诱导效率低、诱导效果不稳定的问题。结论诱导方法的进展促进了BMSCs在软骨组织工程中的应用,建立更高效、简便、安全的诱导方法仍是软骨组织工程领域重要研究课题之一。     

脂联素通过调节BMP信号通路促进骨髓干细胞成骨分化

目的 研究脂联素（adiponectin, ApN）对骨髓间充质干细胞（bone marrow mesenchymal stem cells, BMSCs）成骨分化的作用,并探讨其可能的机制。方法 体外培养BMSCs,构建ApN过表达质粒及干扰质粒,转染至BMSCs中。将BMSCs随机分为5组：对照组、过表达组、过表达空载组、干扰组和干扰空载组。茜素红染色观察各组细胞钙化沉积。碱性磷酸酶（alkaline phosphatase, ALP）染色观察各组细胞成骨分化能力。qRT-PCR检测ApN受体、骨形态发生蛋白（bone morphogenetic protein, BMP）信号通路及成骨相关基因表达情况。结果 与对照组相比,过表达组BMSCs中钙化沉积和ALP阳性表达增多,AdipoR1、AdipoR2、BMP2、RUNX2、Smad1和Smad5 mRNA表达量显著升高（P<0.05）;干扰组BMSCs中钙化沉积和ALP阳性表达减少,AdipoR1、AdipoR2、BMP2、RUNX2、Smad1和Smad5 mRNA表达量显著降低（P<0.05）。结论 ApN可能通过上调BMP信号通路促进BMSCs成骨分化。     

BMSCs在糖尿病胰腺微环境下分化的可行性研究

目的 BMSCs在体外分化为胰岛素分泌细胞存在分化效率低、成熟度差的问题。研究BMSCs在糖尿病猪胰腺微环境下分化为胰岛素分泌细胞的可行性。方法取1只4周龄雄性贵州小香猪骨髓,采用贴壁法制备BMSCs。15只8～10周龄雌性贵州小香猪,体重8～10 kg,随机分为正常组(A组)、糖尿病组(B组)和BMSCs移植组(C组),每组5只。B、C组连续3 d从耳缘静脉推注链脲菌素加四氧嘧啶溶液,连续2 d血糖>17 mmol/L提示糖尿病造模成功。C组将标记增强型绿色荧光蛋白(enhanced green?uorescent portein,EGFP)的第3代BMSCs(细胞密度为5×107个/mL)1.1 mL多点注射移植至胰腺包膜下,A、B组注射等量生理盐水。监测血糖至30 d后,取胰腺组织行HE染色观察并检测胰岛数目及直径;免疫荧光组织化学染色检测新生胰岛的胰岛素表达;激光捕获显微切割技术获得EGFP+细胞,提取总RNA,采用RT-PCR检测胰岛素mRNA和胰腺十二指肠同源框蛋白1(pancreatic and duodenal homeobox factor 1,PDX1)mRNA的表达;荧光原位杂交(fluorescence in situ hybridization,FISH)检测胰岛素基因和SRY(sexdetermining region ofthe Y chromosome)基因的共表达。结果移植18 d后C组血糖开始较B组明显降低,且随时间延长逐渐下降(P<0.05)。组织学观察发现BMSCs移植30 d后C组胰岛数目(10.9±2.2)个较B组(4.6±1.4)个明显增加,差异有统计学意义(P<0.05),与A组(12.6±2.6)个比较差异无统计学意义(P>0.05);C组新生胰岛直径(47.2±19.6)μm,明显小于A组(119.6±27.7)μm,差异有统计学意义(P<0.05),B组未见新生胰岛。免疫荧光组织化学染色显示C组新生胰岛有胰岛素表达。RT-PCR检测示C组EGFP+细胞有胰岛素mRNA和PDX1 mRNA表达。FISH检测C组细胞中有SRY基因和胰岛素基因共表达。结论 BMSCs在糖尿病猪胰腺微环境条件下可分化为胰岛素分泌细胞。