Runx3敲减抑制BMP9诱导小鼠胚胎成纤维细胞iMEFs向成骨分化

目的研究Runx3敲减对BMP9诱导的小鼠胚胎成纤维细胞iMEFs成骨分化的作用。方法 BMP9腺病毒感染iMEFs,用Western blot检测内源性Runx3蛋白的表达。Runx3干扰腺病毒ad-siRunx3和BMP9条件培养基共同处理iMEFs,用碱性磷酸(ALP)染色和活性定量测定检测成骨早期指标ALP;用茜素红S染色检测成骨晚期指标钙盐沉积;用RT-PCR检测成骨相关基因Id1、Id2、Id3和Runx2,用Western blot检测成骨相关蛋白Dlx5;用SBE荧光素酶报告质粒检测smad1/5/8的转录活性。结果 BMP9可以使Runx3表达降低(P0.05);干扰Runx3可以抑制早期成骨指标ALP活性(P0.05)和晚期成骨指标钙盐沉积;ad-siRunx3抑制BMP9诱导的成骨相关转录因子Id1、Id2、Id3和Runx2基因的表达(P0.05)及DLX5蛋白的表达(P0.05)。结论敲减Runx3可以抑制BMP9诱导小鼠胚胎成纤维细胞向成骨分化。     

下调骨细胞TGF-β/Smad4信号可抑制小鼠BMSCs成骨及破骨分化

目的检测骨细胞TGF-β/Smad4信号通路对骨髓间充质干细胞(BMSCs)成骨和破骨分化的作用,并初步探讨其相关机制。方法用条件性基因敲减Cre/loxp技术特异性敲减骨细胞Smad4,获得下调骨细胞TGF-β/Smad4信号通路的小鼠;体外分离骨细胞并与野生型小鼠骨髓间充质细胞(BMSCs)共培养;碱性磷酸酶(ALP)染色、茜素红(alizarin red)染色检测早期成骨分化和晚期钙盐沉积,酸性磷酸酶(TRAP)染色检测破骨细胞;real-time PCR检测成骨分化特异标志物Runx2、Osterix(OSX)、ALP、osteocalcin和破骨分化特异标志物RANKL和OPG的mRNA表达水平。Western blot检测成骨分化特异标志物Runx2和osteocalcin和破骨分化特异标志物RANK蛋白表达水平。结果下调骨细胞TGF-β/Smad4信号能够抑制BMSCs成骨转录因子Runx2、Osterix(P0.01)、成骨分化特异标志物ALP和osteocalcin(P0.01)以及破骨分化特异标志物RANK(P0.01)的表达;增加破骨分化抑制物OPG的表达(P0.05);而RANKL的表达无明显变化;最终下调了RANKL/OPG的比值(P0.05)。结论终末分化的骨细胞调控骨的代谢,下调其TGF-β/Smad4信号可抑制BMSCs成骨和破骨细胞的分化。     

过表达miR-30a抑制BMP9诱导C2C12细胞的成骨分化

目的探讨miR-30a在BMP9诱导间充质干细胞C2C12成骨分化中的作用。方法 BMP9条件培养基处理间充质干细胞C2C12诱导成骨分化,用real-time PCR连续检测miR-30家族成员的mRNA。用BMP9条件培养基作用Ad-mmu-miR-30a预处理的C2C12细胞,通过ALP染色和活性检测来反映早期成骨指标ALP的表达、分别在mRNA水平和蛋白水平检测中期成骨指标(OCN)的表达、用钙盐沉积来检测晚期成骨分化,用流式细胞术和MTT检测C2C12细胞的周期与增殖。最后探讨miR-30a在BMP9诱导C2C12细胞成骨分化中的作用机制。结果 miR-30家族中,只有miR-30a在BMP9诱导C2C12细胞成骨分化中表达下调,miR-30a过表达后,通过靶基因Runx2使BMP9诱导成骨分化能力减弱,ALP的表达下降(P0.05),OCN蛋白水平和mRNA水平也都表达下调(P0.05),钙盐沉积受到抑制。结论 miR-30a可以抑制BMP9诱导C2C12细胞的成骨分化。     

miR-146a调控骨髓间充质干细胞成骨分化的机制研究

目的探讨miR-146a调控骨髓间充质干细胞(BMSC)成骨分化的作用及其分子机制。方法贴壁法分离培养小鼠BMSC,检测成骨分化早期标志物Runx 2的变化,观察BMSC体外成骨分化,利用miRNA特异性的聚合酶链式反应(miRNAspecific qPCR)观察miR-146a的变化情况,并干预miR-146a表达,明确miR-146a对BMSC成骨分化的调控作用。结果成功建立了稳定的BMSC体外培养体系,该细胞能够成功分化为脂肪细胞和成骨细胞;在成骨诱导培养条件下,随着成骨分化,miR-146a水平降低,过表达miR-146a,成骨分化早期标志分子Runx 2表达降低;转染miR-146a拮抗体antago-miR-146a可以补救Runx 2表达的降低。结论 miR-146a负向调控BMSC成骨分化,拮抗miR-146a可以补救BMSC成骨分化的降低。     

Shh在雷奈酸锶促进骨髓间充质干细胞成骨分化过程中的作用

 目的：研究Sonic Hedgehog（Shh）在雷奈酸锶（strontium ranelate,Sr）促进大鼠骨髓间充质干细胞（BMSCs）向成骨细胞分化中的作用。方法：采用全骨髓贴壁培养法分离、纯化、培养大鼠BMSCs,取第3~5代BMSCs加入成骨诱导液诱导成骨分化,再加入不同浓度Sr及Shh拮抗剂cyclopamine（Cy）,分别观察它们对BMSCs向成骨细胞分化的影响。酶标法检测成骨细胞分化早期标志物碱性磷酸酶(alkaline phosphatase,ALP)的活性;茜素红染色检测细胞钙化水平;Western blotting法检测Shh和Runx2蛋白的表达情况。结果：Sr（3 mmol/L）可以使细胞ALP活性增高,钙结节形成增加。Sr（0.1～5 mmol/L）作用BMSCs 7 d,可明显促进Shh和Runx2蛋白的表达,且Shh蛋白在1 mmol/L Sr作用时表达最多,而Runx2在3 mmol/L Sr作用时表达最多。1 mmol/L Sr作用BMSCs不同时间（1、3、5、7 d）,呈时间依赖性地上调Shh和Runx2蛋白的表达。Cy（10 μmol/L）不仅拮抗Sr对Shh和Runx2表达的上调作用,还抑制Sr对ALP和钙结节形成的促进作用。结论：Sr可通过上调Shh蛋白及成骨特异性转录因子Runx2的表达促进BMSCs向成骨细胞分化。     

敲低3-磷酸甘油酸脱氢酶靶向能量代谢逆转骨肉瘤恶性生物学的行为

目的 探讨敲低3-磷酸甘油酸脱氢酶(PHGDH) 靶向能量代谢对人骨肉瘤143B细胞恶性生物学行为及成骨分化的影响。 方法 Real-time PCR及Western blotting检测PHGDH在成骨细胞hFOB1.19和不同恶性程度骨肉瘤细胞TE85、MG63、143B中的表达。采用脂质体转染法将短发夹RNA（shRNA）-PHGDH重组质粒转染至143B细胞中, Real-time PCR和Western blotting检测PHGDH的表达变化；结晶紫染色法、细胞计数法、CCK-8实验检测细胞增殖；划痕实验检测细胞平行迁移能力，Transwell实验检测细胞垂直迁移及侵袭能力；Annexin V-FITC/PI双染法、DAPI染色法检测细胞凋亡；碱性磷酸酶（ALP）染色和茜素红S染色检测成骨分化作用,Western blotting检测成骨分化指标Runt相关转录因子2(Runx2)、骨钙素(OC)的表达情况；Real-time PCR检测能量代谢相关基因葡萄糖转运蛋白1（(GLUT1）、6-磷酸果糖激酶1（PFK1）、M2型丙酮酸激酶（PKM2）、乳酸脱氢酶A（LDHA)的表达，乳酸检测试剂盒测定乳酸分泌量，三磷酸腺苷（ATP）检测试剂盒检测ATP产生量。 结果 PHGDH在143B细胞中的表达明显高于在hFOB1.19、MG63和TE85细胞中(P<0.01)；转染shRNA-PHGDH重组质粒使143B细胞中的PHGDH表达量降低(P<0.01)、增殖能力降低(P<0.01)、细胞迁移及侵袭能力减低(P<0.01)、凋亡率增高(P<0.01)、ALP染色阳性率增加(P<0.01)、茜素红染色阳性率增加(P＜0.05)、Runx2(P<0.05)和OC的表达增高(P<0.01)、能量代谢相关基因(GLUT1、PFK1、PKM2、LDHA)的表达下调(P<0.01)、乳酸减少(P<0.01)、ATP增多(P<0.05)。 结论 敲低PHGDH可通过能量代谢抑制人骨肉瘤143B细胞增殖、迁移、侵袭, 促进其凋亡, 并促进其成骨分化。     

miR-181b抑制骨髓间充质干细胞成骨分化可能参与青少年特发性脊柱侧弯骨密度降低

目的探讨miR-181b在正常对照和青少年特发性侧弯患者(AIS)骨髓间充质干细胞(BM-MSCs)之间的表达差异,以及其对BM-MSCs成骨分化能力的影响。方法 RT-qPCR检测对照和AIS患者MSCs中miR-181b的表达;将miR-181b模拟物、抑制剂以及相应对照瞬时转染BM-MSCs,随后更换为成骨诱导培养基,比较不同处理组BM-MSCs成骨能力的差异; RT-qPCR和Western blot检测成骨标志基因以及特异性转录因子的表达;碱性磷酸酶(ALP)染色法以及ALP活性分析法来鉴定成骨早期分化;茜素红染色检测细胞外基质的形成情况;慢病毒在BM-MSCs中过表达miR-181b的模拟物和抑制剂后,建立裸鼠异位骨生成模型,通过组织染色检测类骨质的形成。Western blot检测miR-181b水平的改变对ERK1/2磷酸化的影响。结果与正常对照比,AIS患者BM-MSCs中miR-181b表达显著升高(P0.01)。过表达miR-181b明显抑制间充质干细胞体外向成骨分化,降低体内异位骨生成(P0.05);阻断内源性miR-181b可以促进BM-MSCs体外向成骨分化,增强体内类骨质的形成(P0.05)。其作用机制是,过表达miR-181b抑制ERK1/2的磷酸化,而抑制miR-181b促进ERK1/2的磷酸化(P0.05)。结论 miR-181b抑制间充质干细胞成骨分化,可能与AIS患者骨密度降低有关。     

Glil基因对人牙周膜干细胞增殖及成骨分化调控机制的研究

目的通过构建Glil基因腺病毒载体,以此上调人牙周膜干细胞(PDLSCs)中Glil基因的表达,从而探讨其对人PDLSCs增殖及成骨分化的影响。方法将Glil目的基因亚克隆至腺病毒载体,并将含目的基因的病毒转染PDLSCs细胞。CCK-8法检测过表达Glil对PDLSCs增殖的影响,利用Western blot检测PDLSCs中Glil的表达水平及其成骨相关标志物ALP、Runx2的表达。结果成功构建了过表达Glil目的基因的腺病毒载体并转染PDLSCs,过表达Glil的PDLSCs与空载体组比较,增殖速率减慢(P=0.003),Western blot检测结果显示PDLSCs过表达Glil目的基因后可以高表达成骨分化标记蛋白ALP、Runx2,差异具有统计学意义(P0.05)。结论过表达Glil基因会导致PDLSCs的增殖减慢,成骨相关标志物增加,说明Glil基因能使PDLSCs成骨分化能力增强。     

rhBMP-7对小鼠骨髓间充质干细胞向成骨细胞分化的影响

目的:观察重组人骨形成蛋白-7(rhBMP-7)对小鼠骨髓间充质干细胞(BMSCs)向成骨细胞分化的影响。方法:采用密度梯度离心法分离骨髓,体外培养扩增,获得小鼠骨髓间充质干细胞,贴壁培养至第3代,向培养液中加入rhBMP-7,培养5 d后进行碱性磷酸酶(ALP)染色,ALP活性与骨钙素(OC)含量检测,并用RT-PCR法分析成骨细胞标志基因骨钙素(OC)与Ⅰ型胶原(Col-Ⅰ)表达情况,Western blot法检测Ⅰ型胶原(Col-Ⅰ)蛋白的分泌量。结果:rhBMP-7诱导组的骨髓间充质干细胞的ALP染色强度、ALP活性及OC含量明显升高,OC与Col-Ⅰ的mRNA表达水平以及Col-Ⅰ的蛋白表达水平均明显提高。结论:rhBMP-7可促进体外培养的小鼠BMSCs向成骨细胞方向分化。     

bFGF2抑制BMP9诱导小鼠间充质干细胞C3H10T1/2向成骨细胞分化

目的 观察碱性成纤维细胞生长因子(FGF2)对于骨形态发生蛋白9(BMP9)诱导的间充质干细胞C3H10T1/2成骨分化的影响,并探讨其机制.方法 用BMP9和FGF2重组腺病毒感染C3H10T1/2细胞,测定成骨早期标志物碱性磷酸酶(ALP)活性变化,茜素红S染色观察成骨晚期标志物钙盐沉积,pl2SBE-luc荧光素酶报告基因活性检测,Western blot检测经典信号通路smadl/5/8和成骨关键转录因子RUNX2的变化,以及晚期成骨标志物骨钙素(OCN)的表达.结果 FGF2抑制了BMP9诱导的早期成骨指标ALP和晚期成骨指标钙盐沉积和骨钙素的表达,抑制了经典的BMPs-Smad信号通路,抑制了成骨关键的转录因子Runx2的表达.结论 FGF2可抑制BMP9诱导的间充质干细胞C3H10T1/2的成骨分化.     

LPS激活TLR4抑制BMP9诱导iMEFs成骨分化

目的研究脂多糖(LPS)激活的Toll样受体4(TLR4)信号对骨形态发生蛋白9(BMP9)诱导永生化小鼠胚胎成纤维细胞(i MEFs)成骨分化的影响。方法细胞免疫荧光检测TLR4/NF-κB信号通路的激活;LPS,BAY11-7082和BMP9处理iMEFs,ALP染色和活性检测i MEFs早期成骨分化能力;茜素红S染色检测晚期成骨分化能力;半定量PCR和Western blot检测晚期成骨基因OCN和OPN表达;Western blot检测Smad1/5/8磷酸化水平;半定量PCR和Western blot检测成骨关键转录因子Runx2和Dlx5的表达。结果 LPS成功激活TLR4/NF-κB信号通路;LPS抑制BMP9诱导的ALP染色和活性(P0.01)、钙盐沉积、OCN的mRNA和蛋白质表达(P0.05)、OPN的mRNA(P0.01)和蛋白质(P0.05)表达、Smad1/5/8信号通路激活(P0.01)、Runx2的mRNA和蛋白质表达(P0.05)、Dlx5的mRNA(P0.01)和蛋白质(P0.05)表达,BAY11-7082可以部分逆转LPS的抑制作用(P0.05)。结论 LPS激活TLR4可以通过NF-κB信号通路抑制BMP9诱导的iMEFs成骨分化。     

体外双轴拉伸应变诱导大鼠骨髓间充质干细胞成骨特异性标志物的表达

探讨体外双轴拉伸应变对大鼠骨髓间充质干细胞(rBMSCs)向成骨细胞分化的影响。分离4周龄SD大鼠BMSCs,将P3~P4代rBMSCs接种于DMEM-LG完全培养基的双轴拉伸应变细胞培养小室中。当细胞生长至亚融合状态后,给予细胞施加拉伸应变,频率为1 Hz,应变幅度为1%、2%、5%,每个应变幅度均分别加载2h/d、4h/d、6h/d,连续作用3d。以未受拉伸应变的rBMSCs为空白对照组。以未受拉伸应变,含100nmol/L雌二醇(E2)培养的rBMSCs为阳性对照组。通过实时荧光定量PCR和Western blot方法检测各组rBMSCs的碱性磷酸酶(ALP)、Ⅰ型胶原(ColⅠ)、Runt相关转录因子-2(Runx2)、骨钙蛋白(OCN)mRNA和蛋白的表达量。实验结果表明:(1)E2组rBMSCs中Runx2、ColⅠ、ALP、OCN mRNA及蛋白表达量均明显高于空白对照组(P0.05);(2)1%拉伸应变组rBMSCs中ALP、Runx2mRNA和蛋白表达量均明显高于空白对照组(P0.05),但与E2组相比明显降低(P0.05);(3)2%拉伸应变组rBMSCs中ALP、ColⅠ、Runx2、OCN mRNA和蛋白表达量均明显高于空白对照组(P0.05),其中,加载时间4h/d组rBMSCs中ColⅠ、Runx2 mRNA和蛋白表达量明显高于E2组(P0.05);(4)5%拉伸应变组,加载时间2h/d、4h/d组rBMSCs中ALP、ColⅠ、Runx2mRNA和蛋白表达量均明显高于空白对照组(P0.05),与E2组相比,加载时间4h/d组的ColⅠ、Runx2mRNA和蛋白表达量也明显上调(P0.05)。本实验结果提示,雌二醇和体外双轴拉伸应变均可以诱导rBMSCs向成骨细胞分化,且拉伸应变幅度2%、加载时间4h/d时,促rBMSCs成骨分化的作用最强。     

动态轴向压应变促进丝素蛋白支架内MC3T3-E1细胞成骨分化

目的 观察动态轴向压应变对三维丝素蛋白支架内成骨细胞成骨相关基因表达的影响。方法 应用动态力学加载仪对实验组小鼠胚胎成骨细胞MC3T3-E1加载动态轴向压应变（5%应变幅度,1 Hz,30 min/d,共21 d）,对照组细胞常规静置培养,不施加力学刺激。应用定量PCR检测细胞成骨基因碱性磷酸酶（ALP）、I型胶原（COLⅠ）、骨特异性转录因子（Runx2）、成骨相关转录因子（Osx）、骨钙蛋白（OCN） mRNA表达量。结果 成骨细胞在周期性轴向压应力刺激下,Runx2、Osx及COLⅠ表达分别增加280%、68.9%和79.6%,ALP及OCN表达也分别增加10.7%和26.9%。实验组成骨相关基因mRNA表达与对照组比较,差异具有统计学意义（P<0.05）。结论 成骨细胞复合丝素蛋白生物支架材料在周期性轴向压应力刺激下,成骨基因COLⅠ、Runx2、Osx及OCN表达明显上调,可能是生理状态下压应力刺激促进骨折愈合的重要机制之一。研究结果对于以力学信号为基础的细胞疗法修复骨缺损等疾病具有重要临床价值。     

持续张应力对骨髓基质干细胞增殖及骨向分化的影响

目的通过体外加力装置研究持续牵张应力对大鼠骨髓基质干细胞(bone marrow stromal cells,BMSCs)增殖及骨向分化能力的影响。方法选用3月龄健康SD雌性大鼠,采用全血贴壁培养法分离及培养BMSCs。取生长良好的第3～5代细胞接种于Flexercell应力加载系统(10%、1 Hz),根据应力作用时间不同分为1、6、12、24 h组和48 h组。观察并分析持续牵张力对于大鼠BMSCs形态、增殖活性以及成骨能力变化的影响。结果 (1)随着加力时间的延长,与对照组相比,实验组细胞形态呈现一定规律性,细胞长轴多垂直于受力径向。(2)10%持续张应力作用可抑制BMSCs增殖活性。(3)持续张应力可增高碱性磷酸酶(alkaline phosphatase,ALP)、Ⅰ型胶原(collagenI,COLⅠ)、核心结合因子Cbfa1(core binding factor a1,又名Runx2)mRNA的表达量,且呈现时间依赖性。其中实验组ALP表达量在24 h明显高于相应对照组,COLⅠ表达量在24 h及48 h均明显高于对照组,Runx2表达量在6 h与对照组相比显著增高(P<0.05)。骨钙素(osteocalcin,OC)含量在加力起始阶段显著高于对照组,随时间推移逐渐下降,48 h时明显低于对照组(P<0.05)。(4)持续张力可以促使Runx2蛋白水平增高,且在6 h实验组明显高于对照组(P<0.05)。之后缓慢下降,在24 h时显著低于对照组水平(P<0.05)。结论持续牵张力作用下BM-SCs细胞形态呈现一定规律性排列,其增殖活性受到抑制,但早期成骨向分化能力却显著提高。     

Runx2重组慢病毒感染骨髓间充质干细胞并促进其成骨分化的研究

目的　利用重组Runx2基因的慢病毒感染大鼠骨髓间充质干细胞（BMSCs）,使其Runx2基因的表达水平提高,观察BMSCs成骨相关基因的表达情况,研究Runx2基因促进BMSCs的成骨分化情况。 方法　PCR扩增Runx2基因,并连接到慢病毒表达载体质粒Pez-lv201,与包装质粒共转染293T细胞进行包装,测得慢病毒液滴度。取4周龄SD大鼠胫骨,分离、培养BMSCs,流式细胞仪鉴定。将Runx2重组慢病毒感染BMSCs。显微镜下观察细胞形态变化;RT-PCR分析BMSCs成骨基因的表达情况。 结果　Runx2基因重组慢病毒表达载体质粒酶切和测序鉴定正确。测得慢病毒液滴度为1.6×109 TU/ml。流式细胞仪检测表面抗原CD90和CD105,表达率为99.8%、99.3%。重组慢病毒感染后实验组细胞形态呈成骨样细胞改变;对照组未见明显变化。实验组Runx2、OCN、osteonectin、ALP、BMP-2、OPN基因的表达水平随时间推移而增高;对照组上述基因均无明显表达。 结论　利用Runx2重组慢病毒感染BMSCs,使其高表达Runx2基因,可以使OCN、osteonectin、ALP、BMP-2、OPN基因表达增强,说明Runx2基因可以促进BMSCs向成骨方向分化。     

Shh促进BMP9诱导的小鼠间充质干细胞C3H10T1/2的成骨分化

目的 观察Shh蛋白对骨形态发生蛋白9(BMP9)诱导的小鼠间充质干细胞(MSCs) C3H10T1/2成骨分化的影响,并初步探讨其作用机制.方法 Shh腺病毒和BMP9作用于C3H10T1/2细胞,碱性磷酸酶(ALP)检测ALP变化,茜素红S染色检测钙盐沉积,RT-PCR检测Shh、BMP9、骨桥蛋白(OPN)、骨钙素(OCN)以及成骨相关基因Id1、Id2、Id3、CTGF和Runx2的表达,Western blot检测OPN、OCN、Runx2、DLX5和p-Smad1/5/8的蛋白水平,荧光素酶报告基因检测Smad1/5/8的转录活性.结果 Shh不影响BMP9的表达,但可增强由BMP9诱导的C3H10T1/2细胞早晚期成骨分化(P＜0.05),并促进BMP9诱导的成骨相关基因的表达(P＜0.05);Shh促进了BMP9诱导的Smad荧光素酶活性(P＜0.05),但对其磷酸化并无影响.结论 Shh可促进BMP9诱导的小鼠C3H10T1/2细胞的成骨分化.