负载纳米钽的液晶显示光固化聚乳酸支架制备及促成骨性能

背景:聚乳酸因具有良好的生物相容性和可控的降解速率在生物医学工程中得到了广泛应用,然而存在机械强度低和生物活性不足等缺陷,限制了其在骨组织工程中的进一步应用。目的:构建聚乳酸/聚多巴胺/钽(PLA/PDA/Ta)骨组织工程支架,探究其生物安全性和体外促成骨性能。方法:利用液晶显示光固化技术制备具有多孔结构的聚乳酸(PLA)支架,将PLA支架分别浸泡在多巴胺溶液与多巴胺-纳米钽混合溶液中分别制备聚乳酸/聚多巴胺(PLA/PDA)支架、PLA/PDA/Ta支架,表征支架的微观形貌与水接触角。将MC3T3-E1细胞分别与PLA、PLA/PDA、PLA/PDA/Ta支架共培养,进行CCK-8检测与活/死细胞染色;成骨诱导分化后,进行碱性磷酸酶、茜素红染色及成骨基因检测。结果与结论:①扫描电镜下可见3种支架均具有互连的多孔三维结构,平均孔径为200μm;PLA/PDA/Ta支架的水接触角低于PLA、PLA/PDA支架(P<0.05);②CCK-8检测显示,相较于PLA、PLA/PDA支架,PLA/PDA/Ta支架可促进细胞的增殖(P<0.05);活/死细胞染色显示3组细胞增殖良好;③碱性磷酸酶与茜素红染色显示,相较于PLA、PLA/PDA支架,PLA/PDA/Ta支架可促进细胞碱性磷酸酶的表达与矿化结节形成;RT-qPCR检测显示,相较于PLA、PLA/PDA支架,PLA/PDA/Ta支架可促进细胞骨形态发生蛋白、Runx-2及Ⅰ型胶原mRNA的表达(P<0.05,P<0.01);④结果表明,PLA/PDA/Ta支架具有优异的促细胞增殖与成骨活性。

红景天苷促进MC3T3-E1细胞成骨分化能力的体外实验

背景:骨缺损可直接影响牙齿种植的成功率及种植体的长期稳定性。研究显示红景天苷可促进成骨细胞增殖、分化,但对于其成骨分化相关通路具体研究不多。目的:体外细胞实验研究红景天苷对MC3T3-E1细胞增殖和分化的影响,并探究其对相关基因和蛋白表达的影响。方法:采用CCK-8实验和碱性磷酸酶实验筛选红景天苷(0.5,1,5,10,50μmol/L)促进MC3T3-E1细胞增殖和分化的最佳浓度。实验分为4组:对照组、红景天苷组、红景天苷+LY294002组、LY294002组,分别用成骨诱导液、含10μmol/L红景天苷、10μmol/L红景天苷+10μmol/L LY294002、10μmol/L LY294002的成骨诱导液进行培养,观察红景天苷及PI3K/Akt信号通路抑制剂LY294002对成骨相关基因和蛋白表达的影响。结果与结论:①CCK-8实验和碱性磷酸酶实验显示:红景天苷促进MC3T3-E1细胞增殖的作用在10μmol/L时最显著;②与对照组相比,红景天苷可以促进矿化、促进细胞黏附、减少细胞死亡,提高Runx-2、骨钙素、骨桥蛋白的mRNA表达(P<0.01),提高Runx-2和p-Akt蛋白表达(P<0.01);而添加PI3K/Akt信号通路抑制剂LY294002则可逆转以上结果;③结果表明,红景天苷能促进MC3T3-E1细胞矿化,并能促进成骨相关基因、蛋白的表达,这可能与PI3K/Akt信号通路的激活有关。

黄芪甲苷可缓解MC3T3-E1细胞氧化应激损伤并促进成骨

背景:氧化应激是导致骨质疏松症的主要原因之一,减少氧化应激水平与增加抗氧化防御是治疗骨质疏松症的重要研究方向。研究证实黄芪甲苷具有抗骨质疏松作用,但其作用机制尚不明确。目的:探讨黄芪甲苷对氧化应激条件下MC3T3-E1细胞成骨的作用。方法:将MC3T3-E1细胞分4组培养:对照组加入完全培养基,模型组加入含过氧化氢的完全培养基干预24 h后更换为完全培养基,黄芪甲苷组加入含过氧化氢、黄芪甲苷的完全培养基干预24 h后更换为含黄芪甲苷的完全培养基,抑制剂组加入含过氧化氢、黄芪甲苷、细胞外信号调节激酶(extracellular signal-regulated kinases,ERK)抑制剂的完全培养基干预24 h后更换为含黄芪甲苷、ERK抑制剂的完全培养基。过氧化氢干预48 h后,通过丙二醛含量检测黄芪甲苷对MC3T3-E1细胞氧化应激的缓解作用;过氧化氢干预48 h后进行成骨诱导培养,通过碱性磷酸酶染色、茜素红染色验证MC3T3-E1细胞成骨及矿化能力,通过RT-qPCR检测成骨相关基因的表达,Western blot检测成骨相关蛋白及ERK/腺苷酸激活蛋白激酶(AMP-activated protein kinase,AMPK)信号通路蛋白的表达。结果与结论:(1)模型组细胞内碱性磷酸酶含量与矿化结节形成均少于对照组(P<0.05),黄芪甲苷组细胞内碱性磷酸酶含量与矿化结节形成均多于模型组(P<0.05)。(2)与对照组比较,模型组细胞内丙二醛含量增加(P<0.05),骨钙素、RUNX2、Ⅰ型胶原蛋白的mRNA与蛋白表达均降低(P<0.05),AMPK mRNA与p-AMPK蛋白表达升高(P<0.05);与模型组比较,黄芪甲苷组细胞内丙二醛含量减少(P<0.05),骨钙素、RUNX2、Ⅰ型胶原蛋白的mRNA与蛋白表达均升高(P<0.05),ERK1/2、AMPK mRNA表达升高(P<0.05),p-AMPK、p-ERK1/2蛋白表达均升高(P<0.05);ERK抑制剂可部分抑制黄芪甲苷的上述作用。(3)结果表明,黄芪甲苷可通过激活ERK/AMPK信号通路促进氧化应激条件下MC3T3-E1细胞的成骨分化。

基于MC3投票法和机器学习的信用风险评估

信用风险评估是金融风险管理的重要问题,为提高信用风险评估的有效性,基于马尔科夫链蒙特卡罗模型综合方法提出模型投票方法,这种方法可以不需要进行指标剔除,减少了特征选择过程中的信息丢失,同时可以更为谨慎地评估信用风险。结合MC3投票法和机器学习方法,构建了信用风险评估模型。在此基础上,借助国泰安数据库上市制造业企业的财务指标数据,对构建的信用风险评估模型与其他模型的预测性能进行了比较分析。检验结果表明:相对于一次剔除法和逐步剔除法,MC3投票法降低了银行由于信用风险评估模型的一类错误而造成的损失,从而提高了信用风险评估模型的性能。

构建聚己内酯/纳米金刚石-磷脂复合材料及性能评价

背景:聚己内酯因具有良好的加工和降解性能在骨组织工程中得到广泛应用,但其较差的亲水性及机械强度并不能为成骨细胞提供良好的生长环境。目的:制备聚己内酯/纳米金刚石-磷脂复合材料,评估其生物相容性和体外促成骨分化能力。方法:使用磷脂对纳米金刚石进行改性,以聚己内酯为原材料,采用溶液浇铸法制备含不同质量比例(0%,2.5%,7.5%,10%)纳米金刚石-磷脂的聚己内酯/纳米金刚石-磷脂复合膜,使用聚己内酯/纳米金刚石膜进行对比,通过对各组材料表面形貌、元素组成、力学性能及水接触角的观察,选取理化性能较佳的复合膜。将MC3T3-E1细胞分别接种于纯聚己内酯膜、聚己内酯/7.5%纳米金刚石-磷脂膜及聚己内酯/7.5%纳米金刚石膜,检测细胞增殖、黏附及成骨分化能力。结果与结论:①通过扫描电镜及表面元素组成证实聚己内酯/纳米金刚石-磷脂复合膜制备成功,与纯聚己内酯膜相比,聚己内酯/7.5%纳米金刚石-磷脂膜的拉伸强度提高了86.06%,弹性模量提高了54.76%,水接触角降低至70.0°,显示出良好的理化性能;②CCK-8检测结果显示,相较于纯聚己内酯膜、聚己内酯/7.5%纳米金刚石膜,聚己内酯/7.5%纳米金刚石-磷脂膜可促进MC3T3-E1细胞的增殖;鬼笔环肽染色显示,相较于聚己内酯/7.5%纳米金刚石膜,纯聚己内酯膜、聚己内酯/7.5%纳米金刚石-磷脂膜上的MC3T3-E1细胞多为菱形或纺锤形纤维状,细胞连接更紧密;碱性磷酸酶染色显示,相较于纯聚己内酯膜、聚己内酯/7.5%纳米金刚石膜,聚己内酯/7.5%纳米金刚石-磷脂膜上的MC3T3-E1细胞展现了更强的成骨分化能力;③结果表明,聚己内酯/纳米金刚石-磷脂复合材料具有良好的力学性能、亲水性、生物相容性及体外促成骨分化能力。

初级纤毛介导成骨前体细胞系MC3T3-E1传代衰老减低成骨分化能力

背景:在大段骨缺损修复中,由于种子细胞传代等多种因素可引起成骨类细胞衰老,造成组织工程骨植入体内后成骨分化活性降低。近年来,初级纤毛介导细胞衰老的机制已被广泛研究,但“传代衰老-成骨活性减低”的初级纤毛相关机制尚未完全明了。目的:探讨初级纤毛调控成骨性MC3T3-E1细胞传代衰老的可能机制。方法:成骨前体细胞系MC3T3-E1细胞传代至第10代(早期传代)及第40代(晚期传代),同时使用siRNA沉默IFT88阻碍初级纤毛生成,即将细胞分为第10代组、第40代组、第10代+siRNA IFT88-组、第40代+siRNA IFT88-组。各组细胞成骨诱导3 d,采用RT-PCR和Western blot检测衰老标志物CDKN2A(P16)的表达、成骨活性标志物骨形态发生蛋白2和碱性磷酸酶的表达、Hedgehog通路IHH的表达;茜素红染色和初级纤毛免疫荧光染色分析初级纤毛形态;对初级纤毛阳性率与IHH、骨形态发生蛋白2的表达进行Spearman相关性分析。结果与结论:①成骨诱导3 d,第40代组MC3T3-E1细胞的CDKN2A(P16)表达显著高于第10代组,而在siRNA IFT88-干预后差异消失;②第10代组的初级纤毛细胞阳性率高于第40代组,siRNA IFT88-则显著性抑制第10代与第40代细胞的初级纤毛表达;③第10代组MC3T3-E1细胞的碱性磷酸酶及骨形态发生蛋白2的转录活性和蛋白表达均高于第40代组,通过siRNA抑制初级纤毛表达后,上述差异减低或者消失;④初级纤毛细胞阳性率与IHH蛋白表达及骨形态发生蛋白2蛋白表达呈正相关。结果表明:初级纤毛介导了成骨性MC3T3-E1细胞的传代衰老,可调控成骨分化能力。

piR-7472影响电压调控钾离子通道促进小鼠成骨细胞分化的机制

背景:现有研究在PIWI相互作用RNA(piRNA)抗骨质疏松方面取得了重大进展,但piRNA发挥功能的具体靶点和相关机制仍有待探索。目的:探讨piR-7472对小鼠成骨细胞(MC3T3-E1细胞)分化的影响及下游机制。方法:①12只C57/BL6J小鼠随机分为假手术组和卵巢切除组,每组6只,术后8周通过Micro-CT检测小鼠的骨量,RT-qPCR检测piR-7472的表达;②将MC3T3-E1细胞分为NC mimics组、piR-7472 mimics组、NC inhibitor组与piR-7472 inhibitor组,转染后成骨诱导7 d采用RT-qPCR检测piR-7472、骨桥蛋白、胶原蛋白Ⅰ、Runt相关转录因子2、钾电压门控通道调节因子亚家族F成员1 mRNA的表达;成骨诱导7 d采用Western blot检测骨桥蛋白、Runt相关转录因子2、骨形态发生蛋白2、钾电压门控通道调节因子亚家族F成员1(KCNF1)蛋白表达;成骨诱导14 d通过碱性磷酸酶染色检测碱性磷酸酶的表达;成骨诱导21 d通过茜素红染色检测矿化结节数量;③双荧光素酶报告基因实验观察piR-7472是否能与钾电压门控通道调节因子亚家族F成员1相结合。结果与结论:①与假手术组相比,卵巢切除组小鼠骨密度、骨体积分数、骨小梁厚度、骨小梁数量明显下降,骨小梁分离度明显升高,并且骨组织中piR-7472 mRNA表达明显下调;②与NC组相比,piR-7472 mimics组骨桥蛋白、胶原蛋白Ⅰ、Runt相关转录因子2的mRNA表达明显升高,骨桥蛋白、Runt相关转录因子2、骨形态发生蛋白2的蛋白表达明显升高,矿化沉积与碱性磷酸酶表达增多;与NC inhibitor组相比,piR-7472 inhibitor组骨桥蛋白、胶原蛋白Ⅰ、Runt相关转录因子2的mRNA表达明显降低,骨桥蛋白、Runt相关转录因子2、骨形态发生蛋白2的蛋白表达明显降低,矿化沉积与碱性磷酸酶表达降低;③通过miRanda数据库预测发现piR-7472能与KCNF1相互作用;双荧光素酶报告基因实验发现piR-7472 mimcis能与钾电压门控通道调节因子亚家族F成员1结合并促进其表达。结果表明:piR-7472能够促进成骨前体细胞MC3T3-E1成骨分化,其发挥作用的机制可能是通过促进KCNF1表达实现的。

藏红花素水凝胶对软骨细胞与MC3T3-E1细胞的影响

背景:研究发现,藏红花素可抑制骨关节炎软骨细胞的凋亡、减轻骨关节炎大鼠炎症反应,促进骨质疏松大鼠骨形成并抑制骨丢失,在软骨与骨损伤中具有巨大的应用潜力。目的:观察藏红花素水凝胶对软骨细胞、MC3T3-E1细胞的影响。方法:将不同浓度(0,15,20,25 mmol/L)的藏红花素溶液分别加入氧化透明质酸-氧化硫酸软骨素-Ⅱ型胶原混合溶液中,采用席夫碱交联方式制备藏红花素水凝胶,随后制备4种水凝胶浸提液。将4种藏红花素水凝胶浸提液分别与人软骨细胞共培养,检测细胞糖胺聚糖合成,CCK-8法检测细胞增殖,Transwell小室实验检测细胞迁移,RT-qPCR检测细胞SOX9、Ⅱ型胶原、聚集蛋白聚糖mRNA表达。将4种藏红花素水凝胶浸提液分别与MC3T3-E1细胞共培养,CCK-8法检测细胞增殖,RT-qPCR检测成骨诱导分化后细胞RUNX2、Ⅰ型胶原、碱性磷酸酶、骨钙素mRNA表达,成骨诱导分化后的碱性磷酸酶活性与矿化结节形成。结果与结论:①CCK-8检测结果显示,15,20 mmol/L藏红花素水凝胶浸提液促进软骨细胞的增殖,25 mmol/L藏红花素水凝胶浸提液抑制软骨细胞的增殖。15,20,25 mmol/L藏红花素水凝胶浸提液均可促进软骨细胞的迁移,提升软骨细胞SOX9、Ⅱ型胶原、聚集蛋白聚糖mRNA表达与糖胺聚糖合成,并且呈现剂量依赖性。②15,20,25 mmol/L藏红花素水凝胶浸提液均可促进MC3T3-E1细胞的增殖,提高成骨诱导分化后细胞RUNX2、Ⅰ型胶原、碱性磷酸酶、骨钙素mRNA表达,并且具有剂量依赖性。15,20,25 mmol/L藏红花素水凝胶浸提液可提高成骨诱导分化后MC3T3-E1细胞碱性磷酸酶活性与矿化结节形成,其中以20 mmol/L藏红花素水凝胶浸提液的提高效果最显著。③结果表明,藏红花素水凝胶可促进软骨细胞的增殖、迁移及软骨细胞外基质的合成,促进MC3T3-E1细胞的增殖与成骨分化,其中20 mmol/L藏红花素水凝胶的综合效果较好。

模拟失重下褪黑素对成骨细胞分化功能的影响

目的探究褪黑素(MT)在模拟失重条件下对成骨细胞分化功能的影响,并进一步探索MT对YTH N6甲基腺苷RNA结合蛋白F2(YTHDF2)的调控作用以及MT是否通过YTHDF2影响成骨细胞分化,为航天失重性骨丢失问题寻求新的干预靶点。方法利用si-YTHDF2或pEX-YTHDF2转染MC3T3-E1细胞,通过qRT-PCR和Western blotting测定MC3T3-E1细胞分化指标RUNX2、COL1A1的表达变化;利用2D回转器培养MC3T3-E1细胞,探究模拟失重下YTHDF2及成骨细胞分化基因RUNX2 mRNA和蛋白含量的变化;向MC3T3-E1细胞转染pEX-YTHDF2后2D回转48 h,通过qRT-PCR和Western blotting测定RUNX2、COL1A1的表达量;设定浓度梯度为10、50、100 nmol/L和1、100μmol/L,研究MT对成骨细胞分化功能的浓度效应;用含MT(100 nmol/L)的培养基回转培养MC3T3-E1细胞48 h,检测YTHDF2的表达变化;转染si-YTHDF2后给予MT或阴性对照,检测分化指标RUNX2、COL1A1,通过碱性磷酸酶(ALP)染色及ALP活性检测验证分化功能变化。结果转染si-YTHDF2显著抑制MC3T3-E1细胞分化,转染pEX-YTHDF2促进MC3T3-E1细胞分化(P<0.05);在模拟失重下MC3T3-E1细胞的YTHDF2 mRNA和蛋白表达水平均呈现明显的低表达状态(P<0.01);模拟失重下转染pEX-YTHDF2部分缓解MC3T3-E1细胞分化功能降低(P<0.05);MT处理可缓解模拟失重导致的YTHDF2 mRNA和蛋白表达下降(P<0.05);转染si-YTHDF2后给予MT处理,分化指标高于si-YTHDF2+DMSO组,但低于si-NC组(P<0.05)。结论YTHDF2促进成骨细胞分化;模拟失重抑制YTHDF2表达且过表达YTHDF2可部分挽救模拟失重导致的成骨细胞分化抑制;MT可缓解模拟失重下YTHDF2表达降低;MT正调控成骨细胞分化能力,部分依赖于促进YTHDF2的表达。本研究首次揭示了MT/YTHDF2轴在模拟失重影响成骨细胞分化中发挥调控的作用,有望为失重性骨丢失防护提供潜在的新策略。

圣草素促进成骨细胞自噬减轻糖皮质激素诱导的细胞凋亡

背景:糖皮质激素诱导的骨质疏松症是系统性糖皮质激素治疗的常见并发症,主要表现为对成骨细胞的抑制作用。圣草素可抑制破骨细胞分化和卵巢切除术引起的骨质疏松,然而,圣草素是否调节糖皮质激素诱导的成骨细胞凋亡尚不清楚。目的:探究圣草素是否在地塞米松诱导的成骨细胞凋亡中发挥作用,及其潜在的作用机制。方法:采用不同浓度(0,0.5,1,2.5,5,10μmol/L)的圣草素或自噬抑制剂3-甲基腺嘌呤(5μmol/L)处理地塞米松预处理的成骨细胞MC3T3‐E1,然后用血红素加氧酶1的过表达载体(pcDNA-HMOX1)和空载体(pcDNA vector)转染MC3T3‐E1细胞。分别采用CCK-8和流式细胞术检测细胞活力和凋亡;采用ELISA检测半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶3活性;采用Western blotting检测自噬相关蛋白LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ、p62、Atg5和Atg12表达,凋亡相关蛋白Bax和Bcl-2的表达,以及AMP蛋白激活激酶(AMPK)和p-AMPK蛋白表达。结果与结论:①低浓度的圣草素对MC3T3-E1细胞无毒性,且促进细胞增殖,并以剂量依赖性的方式促进自噬相关蛋白LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ、p62、Atg5和Atg12表达,降低半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶3活性,抑制Bax蛋白表达,促进Bcl-2蛋白表达,减少地塞米松诱导的MC3T3-E1细胞凋亡;②此外圣草素可显著促进成骨细胞中血红素加氧酶1的表达;过表达血红素加氧酶1促进AMPK磷酸化,激活自噬,抑制地塞米松诱导的成骨细胞凋亡;③而3-甲基腺嘌呤处理抵消了血红素加氧酶1过表达对MC3T3-E1细胞的影响;④提示低浓度圣草素对成骨细胞无毒性,可以通过上调血红素加氧酶1的表达激活AMPK信号通路,从而促进自噬,抑制地塞米松诱导的成骨细胞凋亡;圣草素具有治疗糖皮质激素诱导骨质疏松症的巨大潜力。

基于Wnt/β-连环蛋白通路探究金天格对肿瘤坏死因子-α诱导的小鼠MC3T3E1细胞生物学功能的影响实验研究

目的:探讨金天格通过调节Wnt/β-连环蛋白(Wnt/β-catenin)通路对肿瘤坏死因子-α(TNF-α)诱导的小鼠成骨细胞(MC3T3E1)细胞生物学功能的影响。方法:体外培养MC3T3E1细胞,分为对照组、TNF-α组(50 ng/ml TNF-α)、L-金天格组(50 ng/ml TNF-α+10^(-6) g/L金天格)、M-金天格组(50 ng/ml TNF-α+10-5 g/L金天格)、H-金天格组(50 ng/ml TNF-α+10^(-4) g/L金天格)、Dickkopf-1(DKK-1)组(50 ng/ml TNF-α+10 ng/ml Wnt/β-catenin通路抑制剂DKK-1)、H-金天格+LiCl组(50 ng/ml TNF-α+10^(-4) g/L金天格+20μmol/L Wnt/β-catenin通路激活剂LiCl)。用CCK-8试剂盒对细胞活性进行检测,用流式细胞仪对细胞凋亡情况进行检测,用酶联免疫吸附试验对细胞白细胞介素-1β(IL-1β)和IL-6水平进行检测,用Western blot对细胞凋亡相关蛋白及Wnt/β-catenin信号通路蛋白表达情况进行检测。结果:与对照组比较,TNF-α组细胞活性、B淋巴细胞瘤-2(Bcl-2)、细胞程序性死亡配体-1(PD-L1)蛋白表达降低,细胞凋亡率、IL-1β、IL-6水平以及B细胞淋巴瘤(Bax)、β-catenin、转录因子7样2(TCF7L2)、细胞周期蛋白D1(Cyclin D1)蛋白表达升高(均P<0.05)。与TNF-α组比较,L-金天格组、M-金天格组、H-金天格组、DKK-1组细胞活性及Bcl-2、PD-L1蛋白表达升高,细胞凋亡率、IL-1β、IL-6水平以及Bax、β-catenin、TCF7L2、Cyclin D1蛋白表达降低(均P<0.05)。与H-金天格组比较,H-金天格+LiCl组细胞活性及Bcl-2、PD-L1蛋白表达降低,细胞凋亡率、IL-1β、IL-6水平以及Bax、β-catenin、TCF7L2、Cyclin D1蛋白表达升高(均P<0.05)。结论:金天格可能通过抑制Wnt/β-catenin通路减轻TNF-α诱导的MC3T3E1细胞损伤。

龙血素B通过P38MAPK信号通路调控MC3T3-E1成骨分化和骨形成的机制

目的:探究龙血素B对小鼠胚胎成骨细胞前体细胞(MC3T3-E1细胞)成骨分化和骨形成的影响以及其通过P38MAPK信号通路调控成骨分化和骨形成的机制。方法:培养MC3T3-E1细胞,加入不同浓度(0、15、30、60、90、120μmol/L)龙血素B,采用CCK8法和流式细胞术(FCM)检测不同时间(24h、48h、72h)MC3T3-E1细胞增殖能力和凋亡情况,确定龙血素B促MC3T3-E1细胞成骨最佳的药物浓度及作用时间。培养MC3T3-E1细胞并分为空白组(不作干预),龙血素B组(加入龙血素B共培养),龙血素B+阻断剂组(加入龙血素B和P38抑制剂SB203580共培养),进行干预实验;采用碱性磷酸酶(ALP)活性检测试剂盒测定各组细胞ALP活性,qRT-PCR法检测各组细胞骨桥蛋白(OPN)基因、骨钙素(OCN)基因、骨唾液蛋白(BSP)基因表达水平,茜素红染色法观察各组细胞骨形成能力。结果:龙血素B可促进MC3T3-E1细胞增殖并抑制其凋亡,效果与浓度和干预时间相关,在90μmol/L浓度下干预48h促MC3T3-E1细胞生长作用最强;干预结束后第1、3、5天,龙血素B组细胞ALP活性较空白组升高,龙血素B+阻断剂组细胞ALP活性较龙血素B组降低(P<0.05);龙血素B组细胞OPN、OCN、BSP基因表达水平较空白组升高,龙血素B+阻断剂组细胞OPN、OCN、BSP基因表达水平较龙血素B组降低(P<0.05);干预结束后第21天,龙血素B组细胞钙化结节区域面积较空白组增大,龙血素B+阻断剂组细胞钙化结节区域面积较龙血素B组减小(P<0.05)。结论:龙血素B可提高MC3T3-E1细胞增殖活性,并通过激活P38MAPK信号通路促进MC3T3-E1细胞成骨分化和骨形成。

辅酶Q10对MC3T3-E1细胞氧化应激损伤的保护作用研究

辅酶Q10(CoQ10)作为一种抗氧化剂,在保护细胞免受氧化应激损伤中发挥重要作用。本探究旨在探讨CoQ10对氧化应激状态下的MC3T3-E1的保护作用。方法 将MC3T3-E1随机分为对照组、H2O2模型组(200μmol/L的H2O2作用4h)、CoQ10治疗组(100μmol/L的CoQ10预处理48H后,200μmol/L的H2O2作用4h)和CoQ10组(100μmol/L)。检测各组细胞活性氧(ROS)、乳酸脱氢酶(LDH)、丙二醛(MDA)和超氧化物歧化酶(SOD)等关键生物标志物的含量。结果 H2O2组细胞的ROS和MDA水平较对照组均显著增高(P<0.05)、LDH释放量显著增大(P<0.05);CoQ10治疗组细胞以上三项指标较H2O2组均显著下降(P<0.05)。H2O2模型组SOD活性较对照组显著降低(P<0.05),在CoQ10干预治疗组中SOD活性明显高于H2O2模型组(P<0.05)。结论 辅酶Q10能够起到显著的保护氧化应激损伤的MC3T3-E1细胞的作用。

淫羊藿苷在炎症环境下对MC3T3-E1细胞增殖分化的影响

背景:研究表明慢性根尖周炎是常见的炎症性骨破坏疾病之一,淫羊藿苷可以促进成骨分化、抑制骨吸收,可能对慢性根尖周炎引起的骨破坏起到保护作用。目的:探讨在脂多糖刺激的炎症环境下淫羊藿苷对MC3T3-E1细胞增殖分化的影响。方法:应用脂多糖刺激MC3T3-E1细胞建立体外炎症环境,采用CCK-8检测脂多糖最佳作用质量浓度及作用时间;CCK-8检测在1μg/mL脂多糖刺激下淫羊藿苷的最佳作用质量浓度;碱性磷酸酶染色、Real-time PCR及Western blot检测炎症环境下淫羊藿苷对MC3T3-E1细胞成骨分化的影响;Real-time PCR及Western blot检测炎症环境下淫羊藿苷对MC3T3-E1细胞炎症相关因子白细胞介素1β、白细胞介素6表达的影响。结果与结论:①CCK-8结果显示,淫羊藿苷的最佳作用质量浓度为0.1μg/mL;②在炎症环境下,淫羊藿苷增强了碱性磷酸酶的表达,促进了成骨细胞分化;③与脂多糖组相比,脂多糖+淫羊藿苷组成骨相关因子碱性磷酸酶、Runx2表达升高;④与脂多糖组相比,脂多糖+淫羊藿苷组炎症相关因子白细胞介素1β、白细胞介素6表达水平下降;⑤结果提示,脂多糖能导致MC3T3-E1细胞成骨分化能力减弱并加重炎症反应,淫羊藿苷对其具有保护作用。

乌苏里貉MC3R基因密码子偏好性分析

【目的】明确乌苏里貉黑素皮质素受体3(melanocortin 3 receptor,MC3R)基因密码子使用偏好特征和影响因素,了解不同物种间遗传进化和密码子偏好性的关系,为开展MC 3 R基因异源高效表达研究提供理论依据。【方法】以乌苏里貉和其他15个物种的MC 3 R基因CDS序列为材料,应用Codon W、EMBOSS等软件分析MC 3 R基因密码子偏好性的6个参数指标;通过Neutrality-plot、ENc-plot及PR2-plot分析探究密码子偏好性形成的影响因素;基于各物种MC 3 R基因CDS序列信息构建系统发育树,基于同义密码子相对使用度(RSCU)构建不同物种的密码子使用偏好性热图。【结果】乌苏里貉MC 3 R基因密码子GC和GC3s均>0.5,密码子偏好使用以G/C结尾;偏好使用的密码子有25个(RSCU值>1),其中16个以C结尾,9个以G结尾。经Neutrality-plot、ENc-plot及PR2-plot分析得出,自然选择是MC 3 R基因密码子使用偏好形成的主要影响因素。基于基因序列和RSCU值的聚类分析显示,在系统进化上乌苏里貉与犬属同一分支,后与赤狐、北极狐聚为一支;但在密码子使用上乌苏里貉与人、黑猩猩及家马聚为一类。【结论】MC 3 R基因偏好使用以G/C结尾的密码子;自然选择是导致偏好性产生的主要影响因素;密码子使用虽具有种属特异性,但受其他因素影响亲缘关系相近的物种间密码子使用模式也会有差异。

双膦酸盐修饰生长分化因子5促进MC3T3-E1细胞的成骨分化

背景:生长分化因子5作为骨形态发生蛋白的一员在软骨及骨组织修复领域表现出良好的应用潜力,增强生长分化因子5与骨组织的亲和力是提高蛋白使用效率的关键,因而开发具有骨靶向性的生长分化因子5蛋白具有重要意义。目的:利用双膦酸盐修饰生长分化因子5并探讨改性后蛋白对小鼠成骨前体细胞生长分化的影响。方法:采用化学交联法将生长分化因子5与帕米膦酸钠偶联,得到偶联帕米膦酸钠的生长分化因子5,采用傅里叶变换红外光谱、圆二色谱对其基团及结构进行表征,利用ELISA试剂盒测定生长分化因子5与磷酸钙的结合量以及生长分化因子5的体外释放量,用于表征其体外骨靶向性。将生长分化因子5(对照组)、偶联帕米膦酸钠的生长分化因子5(实验组)分别与成骨前体细胞MC3T3-E1共培养,以单独培养的细胞为空白对照,评价复合物对细胞增殖及分化等的影响。结果与结论:①红外光谱及圆二色谱结果表明,实验成功制备了双膦酸盐/生长分化因子5复合物且蛋白二级结构无显著变化;体外磷酸钙吸附结果表明,偶联帕米膦酸钠后,生长分化因子5与磷酸钙的吸附率增加了约1倍;在半胱氨酸存在条件下,偶联帕米膦酸钠的生长分化因子5的蛋白可释放出来;②CCK-8实验结果显示,实验组培养4,7 d的吸光度值高于对照组、空白对照组(P<0.0001);培养7 d后,实验组碱性磷酸酶表达明显高于对照组、空白对照组(P<0.0001);培养13 d后,实验组钙结节含量明显高于对照组、空白对照组(P<0.0001);qRT-PCR结果检测结果显示,培养7 d后,实验组碱性磷酸酶、骨钙素及Runx2的mRNA表达高于对照组、空白对照组(P<0.01,P<0.001,P<0.0001);③结果表明,双膦酸盐修饰有利于增强生长分化因子5与磷酸钙的结合能力,同时有利于增强其生物活性。

敲低细丝蛋白B对小鼠颅顶成骨前体细胞增殖、迁移及凋亡的影响

背景:细丝蛋白B(FLNB)能将肌动蛋白细胞骨架交联成动态结构,对细胞的定向移动至关重要,可调控软骨细胞的增殖、分化及凋亡的发生。然而,细丝蛋白B对成骨细胞增殖、迁移及凋亡的影响尚未报道。目的:探究细丝蛋白B对MC3T3-E1细胞的增殖、迁移及凋亡的影响。方法:构建敲低细丝蛋白B表达的腺病毒载体(sh-FLNB1、sh-FLNB2、sh-FLNB3),感染小鼠颅顶成骨前体细胞(MC3T3-E1),嘌呤霉素药筛,通过Western Blot以及RT-PCR技术检测敲低效率,选取敲低细丝蛋白B效率最佳的MC3T3-E1细胞株作为稳转细胞株。将细胞分为Blank组、mc3t3组、sh-NC组(空载体)、sh-FLNB组(sh-FLNB慢病毒),Blank组为α-MEM完全培养基无细胞;mc3t3组为单纯α-MEM完全培养基培养;sh-NC组、sh-FLNB组为含有嘌呤霉素2.5μg/mL的α-MEM完全培养基培养。培养3 d采用CCK-8法和划痕实验检测MC3T3-E1细胞增殖和迁移能力;流式细胞仪检测细胞凋亡情况;RT-PCR进一步验证细胞凋亡相关基因的表达。结果与结论:①Western Blot及RT-PCR结果显示,sh-FLNB3组细丝蛋白B敲低效率最佳,差异有显著性意义(P<0.0001),以此作为后续实验稳转细胞株;②CCK-8数据显示,敲低细丝蛋白B后MC3T3增殖能力显著减弱(P<0.05);③划痕实验显示,敲低细丝蛋白B后MC3T3的迁移能力明显下降;④流式细胞仪及RT-PCR显示,敲低细丝蛋白B后,MC3T3-E1细胞凋亡率增加,促凋亡因子Bax表达显著上升,抑凋亡因子Bcl-2表达下降(P<0.05);⑤结果说明,细丝蛋白B敲低可降低MC3T3-E1细胞的增殖能力,细胞迁移能力下降,并增加细胞凋亡的发生。

高糖环境下药桑提取物脱氧野尻霉素对MC3T3-E1细胞的影响

目的研究药桑提取物脱氧野尻霉素(1-Deoxynojirimycin,DNJ)在高糖环境下对MC3T3-E1细胞的增殖和成骨分化的作用。方法取P4代MC3T3-E1细胞,在50 mmol/L的高糖环境下通过细胞毒性检测试剂盒(Cell dountingkit-8,CCK-8)检测不同浓度的DNJ(10 mmol/L、1 mmol/L、100μmol/L、10μmol/L、1μmol/L、100 nmol/L、10 nmol/L、1 nmol/L)干预对MC3T3-E1细胞增殖的影响,筛选出后续实验研究的DNJ浓度。取培养至对数生长期的MC3T3-E1细胞,按不同干预方式分为:空白组(完全培养基)、高糖组(50 mmol/L糖浓度的完全培养基)、实验组[50 mmol/L糖浓度的完全培养基+不同浓度DNJ(100、10、1μmol/L)溶液]。使用流式细胞技术检测细胞的凋亡和活性氧,采用ELISA试剂盒检测细胞上清液中AGEs和IL-1β、IL-6、TNF-α的含量,通过碱性磷酸酶染色及活性检测MC3T3-E1细胞的早期成骨能力的影响,通过茜素红染色和定量检测MC3T3-E1细胞的晚期成骨能力,采用RT-PCR检测IL-1β、IL-6、TNF-α、Bax、Bcl-2、IGF-1、ALP、OCN、OSX、Col-1和Runx2的mRNA表达情况。结果高糖环境下,100、10、1μmol/L的DNJ可以促进MC3T3-E1细胞增殖。与高糖组相比,实验组凋亡率、活性氧含量、细胞上清液中AGEs、IL-1β、IL-6和TNF-α含量降低,差异有统计学意义(P<0.05)。RT-PCR结果表明,与高糖组相比,实验组Bax、IL-1β、IL-6和TNF-α的mRNA表达降低,Bcl-2、IGF-1、ALP、OCN、OSX、Col-1和Runx2的mRNA表达升高,差异有统计学意义(P<0.05)。结论在高糖环境下,一定浓度范围内DNJ能够抑制MC3T3-E1细胞的凋亡和炎症因子的产生,促进成骨细胞的分化。

三七总皂苷介导PI3K/AKT/Bcl-2信号通路调节MC3T3-E1自噬和凋亡治疗激素性股骨头坏死

目的探讨三七总皂苷(PNS)调控PI3K/AKT/Bcl-2通路调节MC3T3-E1自噬和凋亡并改善股骨头坏死大鼠股骨头病理变化的分子机制。方法在体外,MC3T3-E1细胞分为空白组、激素组、三七总皂苷组(PNS组)和PI3K/AKT通路抑制剂组。在体内,动物分为空白组、模型组和治疗组。用免疫印迹法分析PNS对激素环境下MC3T3-E1的PI3K、p-PI3K、AKT、p-AKT、Bcl-2蛋白的影响;以碱性磷酸酶检测法观察MC3T3-E1成骨分化,茜素红实验检测MC3T3-E1成骨分化过程中钙盐沉积情况。用免疫组织化学法观察各组大鼠股骨头Bcl-2蛋白的表达;HE染色用于观察各组大鼠股骨头的病理变化。结果细胞实验中,免疫印迹实验显示:和空白组比较,激素组的p-PI3K和p-AKT蛋白显著性上调(P<0.05),而Bcl-2明显下调(P<0.05),PNS逆转了这一趋势;和PNS组比较,抑制剂组无显著性差异(P>0.05)。激素组的碱性磷酸酶和茜素红检测发现MC3T3-E1成骨分化能力明显弱于空白组,而PNS显著提高了其成骨分化能力。动物实验中,和空白组比较,免疫组化发现模型组的Bcl-2蛋白显著性下调(P<0.05),和模型组比较,PNS显著提高了Bcl-2蛋白表达(P<0.05);HE染色发现,和空白组比较,模型组的骨小梁明显稀疏,塌陷增多,脂肪空泡明显增多,而PNS逆转了这一趋势。结论三七总皂苷可提高激素环境下MC3T3-E1细胞的成骨能力,改善激素性股骨头坏死大鼠模型股骨头病理变化,其机制可能与调控PI3K/AKT/Bcl-2信号通路促进成骨细胞自噬和减少凋亡相关。

南极磷虾蛋白体外消化产物特性及其成骨活性分析

本研究以南极磷虾蛋白为研究对象,探究其在模拟胃肠消化过程中蛋白质水解度、肽得率、消化率和水解氨基酸含量的变化,并在此基础上,评价最佳消化时间下不同质量浓度消化产物上清液的体外成骨活性。结果表明,南极磷虾蛋白经模拟胃肠消化后,上清液中蛋白质水解度、肽得率、消化率、水解氨基酸含量显著上升,并在肠液消化120 min时达到平衡,此时水解度为42.67%、肽得率为35.30%、消化率为82.21%。利用小鼠MC3T3-E1成骨细胞模型对不同消化时间点的南极磷虾蛋白消化产物上清液进行体外成骨活性评价,发现不同时间点的南极磷虾蛋白消化产物上清液均具有一定的促成骨细胞增殖活性,且肠液消化120 min产物促成骨细胞增殖活性最好。同时,通过活/死细胞染色、碱性磷酸酶活性和茜素红染色实验验证了南极磷虾蛋白肠液120 min消化产物上清液具有良好的细胞相容性,并通过增强碱性磷酸酶活性和细胞内钙元素的沉积促进成骨细胞分化与矿化,从而调节成骨细胞成骨活性。本研究结果可为南极磷虾蛋白的高值化应用提供理论依据。