外源性碱性成纤维细胞生长因子促进大鼠创面愈合的机制

背景:深入揭示外源性碱性成纤维细胞生长因子促进创面愈合的分子机制。目的:探讨外源性碱性成纤维细胞生长因子对大鼠创面修复中巨噬细胞表型转换和肉芽再生的影响。方法:(1)体外细胞实验:分为正常对照组、低剂量碱性成纤维细胞生长因子组、高剂量碱性成纤维细胞生长因子组以及碱性成纤维细胞生长因子+丙戊酸组,其中低、高剂量碱性成纤维细胞生长因子组细胞培养基中分别添加100,200μg/L碱性成纤维细胞生长因子,碱性成纤维细胞生长因子+丙戊酸组细胞培养基中添加200μg/L碱性成纤维细胞生长因子和20 mmol/L Notch1/Jagged1激动剂丙戊酸。通过EdU实验、划痕实验、小管生成实验检测碱性成纤维细胞生长因子对人脐静脉内皮细胞增殖、迁移和血管新生的影响。(2)体内动物实验:SD大鼠按照随机数字表法分为模型组、低剂量碱性成纤维细胞生长因子组、高剂量碱性成纤维细胞生长因子组以及碱性成纤维细胞生长因子+丙戊酸组,构建大鼠全层皮肤缺损开放性创面模型,其中低、高剂量碱性成纤维细胞生长因子组皮下注射100,200μg/L碱性成纤维细胞生长因子,碱性成纤维细胞生长因子+丙戊酸组大鼠皮下注射200μg/L碱性成纤维细胞生长因子的同时腹腔注射10 mg/kg丙戊酸。给药7,14 d检测大鼠创面的愈合率;TUNEL检测创面组织中的细胞凋亡情况;酶联免疫吸附实验检测大鼠血清中丙二醛、超氧化物歧化酶、肿瘤坏死因子α和白细胞介素10水平;免疫荧光检测创面组织中巨噬细胞的表型转换情况;免疫组化检测创面组织中增殖细胞核抗原、CD31和血管内皮生长因子的表达;Western blot法检测创面组织中Notch1、Jagged1的表达。结果与结论:(1)与正常对照组相比,碱性成纤维细胞生长因子能明显促进人脐静脉内皮细胞的增殖、迁移和血管新生,并且具有剂量依赖性;(2)与模型组相比,碱性成纤维细胞生长因子能明显促进创面的愈合,下调创面组织中的细胞凋亡率;降低大鼠血清中丙二醛和肿瘤坏死因子α水平,升高超氧化物歧化酶和白细胞介素10水平;促使创面组织中巨噬细胞向M2型转换,上调创面组织中增殖细胞核抗原、CD31和血管内皮生长因子的表达;抑制创面组织中Notch1、Jagged1的表达,并且均具有剂量依赖性。丙戊酸可部分逆转碱性成纤维细胞生长因子对创面愈合的促进作用。结果表明,碱性成纤维细胞生长因子能明显促进创面愈合与肉芽再生以及诱导巨噬细胞向M2型转换,这可能与调控Notch1/Jagged1信号有关。

骨形成肽1和聚多巴胺复合涂层修饰提高聚醚醚酮表面活性

背景:聚醚醚酮具有与人体皮质骨相近的弹性模量及良好的射线透射性、化学稳定性和生物相容性等优点,有望应用于口腔种植领域,然而其具有生物惰性,难以与周围组织形成骨结合,因此如何提高聚醚醚酮的表面活性是目前的主要问题。目的:分析聚醚醚酮表面骨形成肽1和聚多巴胺复合涂层的促成骨和成血管作用。方法:将聚醚醚酮片浸泡于多巴胺溶液中24 h,制备聚醚醚酮-聚多巴胺材料;将聚醚醚酮-聚多巴胺材料浸泡于骨形成肽1溶液中24 h,制备聚醚醚酮-聚多巴胺-骨形成肽1材料,表征材料的微观形貌、亲水性与元素组成。将骨髓间充质干细胞分别接种于聚醚醚酮、聚醚醚酮-聚多巴胺、聚醚醚酮-聚多巴胺-骨形成肽1材料表面,通过活死细胞染色和细胞骨架染色评估细胞活性与黏附状态,茜素红和骨钙素免疫荧光染色检测细胞成骨分化能力。将人脐静脉内皮细胞分别接种于3组材料表面,通过活死细胞染色和细胞骨架/血管内皮生长因子免疫荧光染色评估细胞活性及成血管水平。结果与结论:①扫描电镜下可见聚醚醚酮材料表面光滑,聚醚醚酮-聚多巴胺材料表面出现凹凸不平的沉积物,聚醚醚酮-聚多巴胺-骨形成肽1材料表面有小颗粒突起;接触角测试结果显示,聚醚醚酮-聚多巴胺-骨形成肽1材料的亲水性优于其他两种材料;X射线光电子能谱测试结果显示,骨形成肽1成功修饰于聚醚醚酮材料表面;②活死细胞染色和细胞骨架染色显示,相较于其他两种材料,聚醚醚酮-聚多巴胺-骨形成肽1材料可提高骨髓间充质干细胞的活性与黏附;茜素红和骨钙素免疫荧光染色显示,相较于其他两种材料,聚醚醚酮-聚多巴胺-骨形成肽1材料可促进骨髓间充质干细胞的成骨分化;③活死细胞染色和免疫荧光染色显示,相较于其他两种材料,聚醚醚酮-聚多巴胺-骨形成肽1材料可提高人脐静脉内皮细胞的活性与黏附及血管内皮生长因子蛋白的表达;④结果表明,骨形成肽1和聚多巴胺复合涂层可提高聚醚醚酮表面的促成骨和成血管活性。

蠲痹汤含药血清调控线粒体自噬抑制白细胞介素1β诱导的关节软骨细胞损伤

背景:软骨细胞线粒体自噬的缺陷会引起细胞凋亡和基质消失等软骨细胞退行性病变的变化。目的:探讨蠲痹汤含药血清对白细胞介素1β诱导的大鼠膝关节软骨细胞炎症反应和凋亡的影响及可能作用机制。方法:50只雄性SD大鼠随机给予生理盐水、蠲痹汤低、中、高剂量(1.24,2.48,4.96 g/kg)、塞来昔布(阳性药物),连续灌胃2周后获得含药血清。①分离软骨细胞,将其随机分为对照组、白细胞介素1β组、蠲痹汤低、中、高剂量含药血清组及阳性药物血清组。CCK-8法检测细胞存活率、免疫荧光双染检测线粒体自噬水平、免疫荧光检测磷酸化腺苷酸激活蛋白激酶水平、Western blot检测PTEN诱导激酶1/Parkin通路相关蛋白和裂解的半胱氨酸蛋白酶蛋白3表达、ELISA检测炎症因子水平;②分别采用PTEN诱导激酶1 siRNA和Compound C进行干预,探究AMPK/PTEN诱导激酶1/Parkin通路在蠲痹汤含药血清调控线粒体自噬中的作用。结果与结论:①与对照组比较,白细胞介素1β组软骨细胞存活率、Ⅱ型胶原蛋白表达、磷酸化腺苷酸激活蛋白激酶、PTEN诱导激酶1、Parkin和微管相关蛋白1轻链3蛋白水平以及线粒体自噬水平明显降低(P<0.05),而裂解的半胱氨酸蛋白酶蛋白3蛋白水平、白细胞介素6、白细胞介素8和肿瘤坏死因子α水平显著升高(P<0.05);与白细胞介素1β组比较,蠲痹汤各剂量含药血清组和阳性药物血清组上述各项指标呈现相反的变化(P<0.05);②PTEN诱导激酶1 siRNA可显著抑制蠲痹汤含药血清对白细胞介素1β处理软骨细胞线粒体自噬的影响,降低蠲痹汤含药血清对白细胞介素1β诱导的软骨细胞炎症与凋亡的保护作用;Compound C逆转了蠲痹汤含药血清对白细胞介素1β处理软骨细胞中PTEN诱导激酶1/Parkin信号通路的影响。结论:蠲痹汤含药血清通过影响线粒体自噬水平来抑制软骨细胞炎症和凋亡,从而减轻白细胞介素1β诱导的软骨细胞退化,其机制可能与调控AMPK/PTEN诱导激酶1/Parkin通路有关。

组蛋白脱乙酰酶1基因抑制人脐静脉内皮细胞焦亡并减轻动脉粥样硬化及炎性反应

背景:细胞焦亡作为炎症细胞死亡的一种独特形式,在动脉粥样硬化病变的不稳定性中发挥重要作用。目的:探究重组B细胞淋巴瘤2相关蛋白A1(B-cell lymphoma 2-related protein A1,BCL2A1)在动脉粥样硬化中的作用机制。方法:①使用200μg/mL氧化低密度脂蛋白处理人脐静脉内皮细胞24 h以诱导内皮损伤。随后,分别使用50 nmol/L BCL2A1干扰质粒(sh-BCL2A1)和1.5μg/mL组蛋白脱乙酰酶1基因(histone deacetylase 1 gene,HDAC1)过表达载体(pcDNA-HDAC1)转染人脐静脉内皮细胞,或同时转染pcDNA-HDAC1和BCL2A1过表达载体(pcDNA-BCL2A1)。转染后培养48 h检测BCL2A1和HDAC1的表达水平、细胞活力、细胞焦亡水平以及BCL2A1乙酰化水平。②通过高脂喂养APOE-/-小鼠构建动脉粥样硬化小鼠模型进行体内验证。将500μL BCL2A1和HDAC1慢病毒过表达载体分别或同时尾静脉注射到小鼠体内,检测BCL2A1和HDAC1的表达水平以及小鼠动脉组织损伤情况。结果与结论:氧化低密度脂蛋白诱导的人脐静脉内皮细胞中BCL2A1上调,干扰BCL2A1可改善细胞活力并抑制细胞焦亡和炎症反应。此外,氧化低密度脂蛋白诱导的人脐静脉内皮细胞中HDAC1下调,通过促进BCL2A1去乙酰化提高了细胞活力及抑制了细胞焦亡和炎症反应。体内实验表明,BCL2A1在高脂喂养的小鼠动脉组织中高表达,而HDAC1低表达。此外,HDAC1通过促进BCL2A1去乙酰化减轻了高脂喂养诱导的ApoE-/-小鼠动脉组织病变。结果表明,HDAC1可能通过BCL2A1去乙酰化来抑制人脐静脉内皮细胞焦亡进而减轻动脉粥样硬化和炎症反应。

创伤性脊髓损伤急性期前列腺素E1对血管相关因子的调节和微循环功能的保护

背景:前列腺素E1被证明在血管扩张、炎症、白细胞迁移和黏附中发挥调节作用,但其对创伤性脊髓损伤后脊髓微循环的作用尚缺乏深入的研究。目的:探讨在大鼠创伤性脊髓损伤急性期给予前列腺素E1对血管相关因子的调节和微循环功能的保护作用机制。方法:将72只雌性SD大鼠随机分为3组(n=24),即假手术组、脊髓损伤组、前列腺素E1组。后两组用Allen’s打击法建立脊髓损伤的体内模型,前列腺素E1组大鼠在脊髓损伤后15 min内立即尾静脉注射脂质前列腺素E110μg/kg。分别在损伤后2,24 h测定脊髓微循环血流量和血氧饱和度、脊髓微血管直径和面积、脊髓含水量、血管功能调节因子(血浆血管性血友病因子、血栓素A2、前列环素、内皮素1)和炎症因子(肿瘤坏死因子α、白细胞介素1β)的表达。结果与结论:①脊髓损伤后2 h,前列腺素E1组大鼠的脊髓微血管直径及面积、脊髓微循环血流量和血氧饱和度均高于脊髓损伤组(P<0.05),脊髓含水量低于脊髓损伤组(P<0.05),血浆血管性血友病因子、脊髓组织血栓素A2/前列环素及内皮素1质量浓度均低于脊髓损伤组(P<0.05);②脊髓损伤后24 h,前列腺素E1组大鼠的脊髓微血管面积、血流量和血氧饱和度均高于脊髓损伤组(P<0.05),脊髓含水量低于脊髓损伤组(P<0.05),血浆血管性血友病因子、脊髓组织血栓素A2/前列环素及内皮素1、肿瘤坏死因子α、白细胞介素1β的质量浓度均低于脊髓损伤组(P<0.05);③脊髓损伤组大鼠损伤后24 h的脊髓微血管直径及面积、脊髓微循环血流量和血氧饱和度均高于损伤后2 h(P<0.05),血浆血管性血友病因子、脊髓组织血栓素A2/前列环素、肿瘤坏死因子α、白细胞介素1β的质量浓度均高于损伤后2 h(P<0.05),但是脊髓组织内皮素1质量浓度低于损伤后2 h(P<0.05);④前列腺素E1组大鼠损伤后24 h的脊髓微循环血流量和血氧饱和度低于损伤后2 h(P<0.05),脊髓微血管直径及面积、脊髓含水量高于损伤后2 h(P<0.05);⑤以上结果表明,脊髓损伤大鼠伤后即刻静脉给予前列腺素E1,可调节血管功能调节因子、炎症因子并改善脊髓损伤后脊髓微循环,这为寻找治疗急性脊髓损伤的药物提供了潜在的基础。

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。

高糖环境中程序性细胞死亡受体1抑制大鼠骨髓间充质干细胞的成骨分化

背景:程序性细胞死亡受体1(programmed death receptor-1,PD-1)在高糖环境下影响骨髓间充质干细胞成骨分化的作用机制尚不清楚。目的:探讨高糖环境中PD-1对大鼠骨髓间充质干细胞成骨分化的影响及其调控机制。方法:将大鼠骨髓间充质干细胞随机分为正常糖组(5.6 mmol/L)、高糖组(30 mmol/L)、PD-1过表达组、PD-1过表达空载组、PD-1敲低组、PD-1敲低空载组、PI3K/AKT通路抑制剂组(PD-1敲低+5μmol/L LY294002)。通过在高糖培养基中培养大鼠骨髓间充质干细胞来模拟体外糖尿病环境,采用qRT-PCR检测大鼠骨髓间充质干细胞中PD-1及其配体PD-L1和成骨标志物Runx2、OSX的mRNA表达,采用碱性磷酸酶染色和茜素红S染色观察成骨分化能力,采用CCK-8检测细胞增殖情况,采用Western blot检测PD-1、PD-L1、p-PI3K、p-AKT的蛋白表达。结果与结论:①高糖组PD-1及PD-L1表达显著高于正常糖组,高糖组骨髓间充质干细胞的成骨分化能力较正常糖组显著下降;②敲低PD-1表达可以促进骨髓间充质干细胞的成骨分化、增加细胞增殖活性,同时激活PI3K/AKT通路;③加入PI3K/AKT通路抑制剂LY294002后,骨髓间充质干细胞成骨分化能力显著下降。结果表明:PD-1依赖于PI3K/AKT信号通路抑制高糖环境下大鼠骨髓间充质干细胞的成骨分化。

靶向成纤维细胞生长因子受体1信号改善类风湿关节炎的骨破坏

背景:尽管科研人员已注意到成纤维细胞生长因子受体1在类风湿关节炎骨破坏中展现出巨大潜力,但尚未有学者对成纤维细胞生长因子受体1在类风湿关节炎骨破坏中的研究进展作全面综述。目的:通过查阅国内外相关文献,综合分析成纤维细胞生长因子受体1在类风湿关节炎骨破坏中的机制。方法:以“成纤维细胞生长因子受体1,类风湿关节炎,骨破坏,骨细胞,成骨细胞,破骨细胞,软骨细胞,巨噬细胞,滑膜成纤维细胞,T细胞,血管内皮细胞”为检索词检索中国知网数据库,以“fibroblast growth factor receptor 1,rheumatoid arthritis,bone destruction,osteocytes,osteoblasts,osteoclasts,chondrocytes,macrophages,synovial fibroblasts,T cells,endothelial cells”为检索词检索PubMed数据库,检索时间范围重点为1992年4月至2024年1月。通过阅读文献题目、摘要及全文,根据纳入与排除标准进行筛选,最后纳入82篇文献进行综述。结果与结论:成纤维细胞生长因子受体1广泛表达于骨组织相关细胞,包括骨细胞、成骨细胞、破骨细胞等,可以通过调控这些细胞的功能来影响骨重塑过程和维持骨稳态,促进类风湿关节炎骨破坏的发生和发展。成纤维细胞生长因子受体1还可以在滑膜成纤维细胞和巨噬细胞中参与炎症反应,在内皮细胞中调控滑膜血管生成,从多个方面促进骨破坏。成纤维细胞生长因子受体1可能是类风湿关节炎骨破坏的一个重要参与因素,为进一步研究类风湿关节炎治疗靶点提供依据。

低频脉冲磁场慢性暴露对健康成年股四头肌收缩力及形态的影响

背景:目前已有关于低频脉冲磁场对骨骼肌结构形态影响研究发现了骨骼肌质量变化,但对接受慢性暴露后的形态变化未见相关研究。目的:观察低频脉冲磁场慢性暴露对腿部股四头肌最大自主收缩力与形态指标的影响,为使用该技术作为肌肉功能改善策略提供组织形态变化的参考依据。方法:招募普通健康受试者70名,随机分为接受磁场刺激的试验组与进行假治疗的对照组,每组35名,试验时长共计4周,试验组受试者每隔48 h进行1次15 min的低频脉冲磁刺激干预,对照组进行假治疗,干预间隔与时长与试验组一致,干预4周后观察不同组别受试者股四头肌最大自主收缩力值变化,利用B型超声影像作为评估手段,观察肌肉厚度、肌肉横截面积及羽状角指标的变化。结果与结论:①经过4周的低频脉冲磁场慢性暴露,68名受试者完成试验,试验组受试者股四头肌最大自主收缩力测试值显著增长(P=0.000),提升幅度显著高于对照组(P=0.008);②试验组受试者的肌肉形态3项指标均显著高于试验前测(P=0.000),而对照组肌肉厚度指标呈显著性下降(P=0.020),羽状角无显著性变化,横截面积显著性提升(P=0.000);③组间对比发现,试验组关于肌肉形态的肌肉厚度(P=0.012)、羽状角(P=0.003)及横截面积(P=0.049)3项指标均显著高于对照组;④上述数据证实,健康成年受试者经过4周的低频脉冲磁场慢性暴露,股四头肌的最大自主收缩力显著提升,同时观察到试验组的肌肉厚度、横截面积及羽状角3项肌肉形态指标的显著增长,对使用该技术作为肌肉改善的运动替代与医疗策略提供了肌组织形态改善的支持依据。

成纤维细胞生长因子受体1 抑制剂对胶原诱导关节炎模型大鼠骨破坏的影响

背景:课题组前期的研究表明靶向成纤维细胞生长因子受体1(fibroblast growth factor receptor 1,FGFR1)可能是治疗类风湿性关节炎的有效靶点。目的:探讨FGFR1抑制剂(PD173074)对胶原诱导关节炎模型大鼠骨破坏的影响。方法:将25只雌性SD大鼠随机分为5组,正常对照组、模型组、甲氨蝶呤组、PD173074低剂量组、PD173074高剂量组。除正常对照组外,其余各组大鼠建立Ⅱ型胶原诱导关节炎模型。造模成功后正常组及模型组大鼠腹腔注射无菌PBS,甲氨蝶呤组药物注射剂量为1.04 mg/kg,PD173074低剂量组和高剂量组药物注射剂量分别为5,20 mg/kg,1次/周。给药4周后取材,观察大鼠临床症状以及关节肿胀情况,踝关节Micro-CT三维重建及分析,观察踝关节病理变化,检测关节周围血管生成情况及核因子κB受体活化因子配体的表达,检测关节滑膜中p-FGFR1、血管内皮生长因子A、抗酒石酸酸性磷酸酶的表达,观察肝、脾、肾病理变化并计算肝、脾、肾指数。结果与结论:①PD173074能够减轻模型大鼠踝关节临床症状及关节肿胀,延缓骨质丢失,改善骨结构,减轻关节滑膜侵袭以及软骨骨侵蚀,降低关节周围破骨细胞数量,抑制关节滑膜组织中的血管生成,降低核因子κB受体活化因子配体的表达,抑制FGFR1磷酸化蛋白、抗酒石酸酸性磷酸酶和血管内皮生长因子A的蛋白表达。②大鼠肝、脾、肾病理观察表明经过PD173074治疗后无明显的毒副作用。③研究证明了FGFR1抑制剂能够延缓Ⅱ型胶原诱导关节炎模型大鼠关节炎症及骨破坏的进展,并抑制血管的生成。初步验证了PD173074在Ⅱ型胶原诱导关节炎模型中的治疗作用,其可能是通过抑制FGFR1磷酸化发挥作用,为寻找类风湿性关节炎新的治疗靶点提供了方向。

基质细胞衍生因子1在软骨和软骨下骨稳态中的作用

背景:骨性关节炎是一种以软骨退变和软骨下骨异常骨重塑为特征的退行性病变。近年来,许多研究表明基质细胞衍生因子1在骨性关节炎的病理进展中发挥关键作用,靶向调控基质细胞衍生因子1及其CXC趋化因子受体4型和CXC趋化因子受体7型组成的信号通路是预防和治疗骨性关节炎的新方法。目的:综述基质细胞衍生因子1参与调控软骨细胞、骨髓间充质干细胞、成骨细胞及破骨细胞增殖、分化及凋亡的作用,以及这些细胞相互作用,探究导致软骨退变、软骨下骨异常骨重塑而加速骨性关节炎病理进展的机制,以期为骨性关节炎的防治提供新的思路。方法:以“基质细胞衍生因子1,软骨,软骨细胞,软骨下骨,骨髓间充质干细胞,成骨细胞,破骨细胞,CXC趋化因子受体4型,CXC趋化因子受体7型”为中文检索词检索中国知网、万方和维普数据库,以“Stromal cell-derived factor 1,SDF-1,CXCL12,cartilage,chondrocyte,subchondral bone,mesenchymal stem cells,osteoblasts,osteoclasts,CXCR4,CXCR7”为英文检索词检索PubMed、Medline和Embase数据库,检索各数据库建库至2024年1月的相关文献,根据纳入和排除标准,最终纳入77篇文献进行归纳总结。结果与结论:①基质细胞衍生因子1调控软骨细胞、骨髓间充质干细胞、成骨细胞和破骨细胞迁移、增殖、分化和死亡,在维持软骨和软骨下骨稳态以及促进或抑制骨性关节炎软骨退变、软骨下骨异常骨重塑等病理过程中均发挥至关重要的作用,靶向调控基质细胞衍生因子1/CXC趋化因子受体4型/CXC趋化因子受体7型信号通路有望成为今后防治骨性关节炎研究的重点。②由于基质细胞衍生因子1亚型在组织之间表达量的差异,目前以基质细胞衍生因子1α研究最为广泛,基质细胞衍生因子1β和基质细胞衍生因子1γ的相关研究多集中在探索影响干细胞生物学行为、在调控软骨和软骨下骨稳态中的作用,与骨性关节炎的相关性尚不清楚。③基质细胞衍生因子1能够有效促进干细胞归巢至软骨损伤部位,并诱导其增殖、存活及成软骨分化和应用负载基质细胞衍生因子1的生物支架来改善软骨修复质量已成为软骨组织工程研究的热点;然而,已有研究表明基质细胞衍生因子1可促进骨髓间充质干细胞向肥大型软骨细胞分化,而新生软骨细胞肥大表型会造成软骨内骨形成,软骨细胞凋亡,整个组织发生血管化和骨化,影响最终软骨修复的质量;另外,不同支架与基质细胞衍生因子1组合在修复部分软骨损伤和全层软骨损伤时,再生组织不都是理想的透明软骨组织。因而,未来深入探寻基质细胞衍生因子1在干细胞生物学效应中的潜在机制以及基质细胞衍生因子1与支架组合在修复不同软骨缺损的最佳组合方式将有助于提升软骨修复质量。④目前有关CXC趋化因子受体4型拮抗剂的研究主要集中在AMD3100,T140和TN14003,且绝大部分处于基础实验阶段,有待临床转化。针对基质细胞衍生因子1/CXC趋化因子受体4型/CXC趋化因子受体7型信号通路开发的治疗药物、方法的安全性、有效性仍需大量的生物学和临床试验加以佐证。

程序性细胞死亡受体1影响高糖条件下成骨细胞分化的机制

背景:程序性细胞死亡受体1属于免疫球蛋白基因超家族,可以调控成骨细胞分化、影响骨稳态,然而其在糖尿病性骨质疏松中的调控作用及机制尚不明确。目的:探讨程序性细胞死亡受体1对高糖环境下大鼠骨髓间充质干细胞成骨分化的调控作用及机制。方法:①动物实验:采用随机数字法将12只SD大鼠随机分为对照组(n=6)与模型组(n=6),对照组常规喂养,模型组腹腔注射链脲佐菌素建立1型糖尿病模型,高脂饲料喂养8周建立1型糖尿病性骨质疏松模型。喂养8周后,取2组大鼠股骨,分别进行苏木精-伊红染色、micro-CT检测与程序性细胞死亡受体1、程序性细胞死亡配体1 mNRA表达。②细胞实验:将第3代大鼠骨髓间充质干细胞随机分4组处理:正常对照组、高糖模型组加入低糖培养基,PD-1沉默组转染程序性细胞死亡受体1 siRNA,PD-1沉默空载组转染siRNA-NC。转染48 h后,正常对照组更换为新的低糖培养基,高糖模型组、PD-1沉默组、PD-1沉默空载组更换为高糖培养基,培养48 h后进行成骨诱导培养。成骨诱导21 d后,分别进行茜素红染色、qRT-PCR(程序性细胞死亡受体1、RUNX2 mRNA表达)与Western blot(β-catenin、GSK-3β、p-GSK-3β与Axin2蛋白表达)检测。结果与结论:①动物实验:苏木精-伊红染色与micro-CT检测结果显示,模型组大鼠1型糖尿病骨质疏松造模成功。qRT-PCR检测结果显示,模型组程序性细胞死亡受体1、程序性细胞死亡配体1 mRNA表达均高于对照组(P<0.05)。②细胞实验:茜素红染色结果显示,高糖模型组、PD-1沉默空载组矿化结节形成能力低于对照组、PD-1沉默组。与正常对照组比较,高糖模型组、PD-1沉默空载组程序性细胞死亡受体1 mRNA表达及GSK3β、Axin2蛋白表达均升高(P<0.05),RUNX2 mRNA表达及p-GSK3β、β-catenin蛋白表达均降低(P<0.05);与高糖模型组、PD-1沉默空载组比较,PD-1沉默组程序性细胞死亡受体1 mRNA表达及GSK3β、Axin2蛋白表达均降低(P<0.05),RUNX2 mRNA表达及p-GSK3β、β-catenin蛋白表达均升高(P<0.05)。③结果表明:沉默程序性细胞死亡受体1表达可通过激活Wnt/β-catenin信号通路促进高糖条件下大鼠骨髓间充质干细胞的成骨分化。

Compound 3k治疗骨关节炎:调控氧化应激通路改善软骨细胞糖酵解的作用机制

背景:骨关节炎现已被认为是一种代谢性疾病,既往研究表明糖酵解在骨关节炎的发生发展中起重要作用。Compound 3k作为一种新型糖酵解小分子抑制剂,具有抗炎及抗肿瘤等功效,因此可靶向糖酵解,有望为骨关节炎治疗提供新的思路。目的:基于缺氧诱导因子1α/活性氧的氧化应激通路探究Compound 3k在糖酵解过度活跃所导致的骨关节炎中的作用机制。方法:取对数生长期的ATDC5成软骨细胞,用10 ng/mL白细胞介素1β作用24 h诱导骨关节炎体外细胞模型,以CCK-8法检测不同浓度(0.25,0.5,1,2.5,5,10,15μmol/L)Compound 3k的细胞毒性,选出合适浓度进行后续实验。将软骨细胞随机分为对照组、模型组、治疗组,模型组以10 ng/mL的白细胞介素1β诱导,治疗组以Compound 3k预刺激2 h后与白细胞介素1β共培养,用CCK-8法检测各组细胞增殖情况;用ELISA试剂盒检测各组细胞炎症水平;用试剂盒检测各组细胞活性氧、细胞外乳酸脱氢酶及葡萄糖含量;qRT-PCR及Western blot检测相关炎症因子白细胞介素6、肿瘤坏死因子α及糖酵解相关基因葡萄糖转运蛋白1、甘油醛3-磷酸脱氢酶、单羧酸转运蛋白1和缺氧诱导因子1α的表达水平。结果与结论:①与对照组相比,模型组细胞增殖活性下降、糖酵解水平活跃,表现为细胞外乳酸脱氢酶含量增加(P<0.001),葡萄糖含量减少(P<0.001),相关炎症因子白细胞介素6(P<0.0001)及肿瘤坏死因子α(P<0.001),糖酵解相关基因葡萄糖转运蛋白1(P<0.001)、甘油醛3-磷酸脱氢酶(P<0.001)、单羧酸转运蛋白1(P<0.001)及缺氧诱导因子1α(P<0.001)的表达水平均上调,并伴随氧化应激,活性氧过量产生。②与模型组相比,Compound 3k的治疗有效提高细胞增殖活性,抑制过度活跃的糖酵解水平的同时,抑制了骨关节炎软骨细胞炎症(P<0.001)及糖酵解相关基因的表达(P<0.001),且抑制氧化应激,缺氧诱导因子1α的表达水平下调(P<0.0001),活性氧水平下降。③上述结果证实,Compound 3k抑制了白细胞介素1β诱导的软骨细胞炎症,其机制可能与糖酵解及缺氧诱导因子1α/活性氧介导的氧化应激有关。

当归多糖调节骨髓造血微环境治疗再生障碍性贫血的机制

背景:如何改善造血微环境是目前再生障碍性贫血治疗的热点问题。目的:结合GEO测序分析、网络药理学与实验验证当归多糖改善骨髓造血微环境治疗再生障碍性贫血的作用机制。方法:借助GEO数据库获得了再生障碍性贫血相关差异表达基因并进行GO和GSEA分析。结合文献与PubChem、SwissTargetPrediction、PharmMapper数据库获取当归多糖活性成分和靶点。取交集靶点后利用STRING和Cytoscape构建蛋白相互作用网络,并进行GO和KEGG富集分析。构建再生障碍性贫血小鼠模型,利用血细胞分析仪、流式细胞术、ELISA、免疫组化、免疫荧光染色、Western blot方法验证当归多糖对再生障碍性贫血的疗效与作用机制。结果与结论:(1)共筛选出834个差异表达基因,参与细胞发育、造血、髓系细胞分化等生物学过程;(2)检索得到当归多糖相关347个靶点并筛选出77个潜在治疗基因,其中VEGFA、EGLN1、BCL2、干扰素γ、白细胞介素2、白细胞介素4、白细胞介素6等血管生成、凋亡及免疫相关因子度值显著;(3)KEGG通路富集分析治疗靶点主要富集在Th17细胞分化、NK相关细胞毒性、细胞黏附因子等干扰素γ、白细胞介素2、白细胞介素4相关信号通路;(4)动物实验表明,当归多糖能够显著改善再生障碍性贫血小鼠骨髓造血,增加外周血细胞及骨髓单个核细胞计数,提高小鼠存活率;与模型组相比,当归多糖组小鼠Th1/Th2细胞比例显著下降(P<0.01),干扰素γ水平显著降低(P<0.01),白细胞介素4水平升高(P<0.05),VEGFA表达显著升高(P<0.01),EGLN1表达显著降低(P<0.01),骨髓单个核细胞凋亡率、活性氧水平显著降低(P<0.01),Cleaved Caspase-3蛋白表达显著增高(P<0.01),Bcl-2/Bax比值显著降低(P<0.01);(5)结果表明:当归多糖能够通过调节异常T细胞亚群,促进血管生成以改善造血微环境,并抑制骨髓单个核细胞凋亡,以改善再生障碍性贫血小鼠的造血功能。

长链非编码RNA核富集转录本1对瘢痕成纤维细胞增殖、凋亡和迁移的影响

背景:已有研究阐明核富集转录本1(nuclear enriched abundant transcript 1,NEAT1)下调抑制了瘢痕成纤维细胞的进展,但具体机制尚不完全清楚。目的:探讨长链非编码RNA NEAT1调节miR-136-5p/泛素特异性蛋白酶4(ubiquitin specific protease 4,USP4)轴对瘢痕成纤维细胞生物学行为的影响。方法:将瘢痕成纤维细胞分为5组:si-NC组、空白对照组、si-NEAT1组、si-NEAT1+miR-136-5p inhibitor组、si-NEAT1+inhibitor-NC组,qRT-PCR检测NEAT1、miR-136-5p表达;CCK-8法及EDU染色检测细胞增殖能力;流式细胞术检测细胞凋亡情况;划痕愈合实验检测细胞迁移情况;Western blot检测USP4、p27、Bax、基质金属蛋白酶9、α-平滑肌肌动蛋白、Ⅰ型胶原蛋白α1链蛋白表达;双荧光素酶实验检测NEAT1与miR-136-5p、miR-136-5p与USP4的关系。结果与结论:①与si-NC组比较,si-NEAT1组NEAT1表达、A450值、EDU阳性细胞百分比、划痕愈合率以及USP4、基质金属蛋白酶9、α-平滑肌肌动蛋白、Ⅰ型胶原蛋白α1链蛋白表达降低(P<0.05),miR-136-5p表达、细胞凋亡率及p27、Bax蛋白表达升高(P<0.05);②miR-136-5p inhibitor逆转了沉默NEAT1对瘢痕成纤维细胞生物学行为的影响;③miR-136-5p与NEAT1、miR-136-5p与USP4存在靶向调控关系。结果表明,沉默NEAT1可能通过调控miR-136-5p/USP4轴抑制瘢痕成纤维细胞的增殖和迁移,诱导其凋亡。

过表达神经调节蛋白1的人羊膜间充质干细胞促进小鼠皮肤创面愈合

背景:神经调节蛋白1具有促进细胞增殖、分化以及血管生长等特性。人羊膜间充质干细胞是组织工程领域重要的种子细胞,已被证实参与组织修复及再生过程。目的:构建过表达神经调节蛋白1的人羊膜间充质干细胞,探究其增殖、迁移能力以及对创面愈合的影响。方法:(1)体外分离培养人羊膜间充质干细胞并对其进行鉴定;(2)构建神经调节蛋白1过表达慢病毒,将人羊膜间充质干细胞分为空载组、神经调节蛋白1组、对照组,分别转染空载慢病毒、过表达神经调节蛋白1慢病毒,对照组不进行转染;(3)EdU实验检测各组细胞增殖能力,Transwell实验检测各组细胞迁移能力;(4)构建C57BL/6小鼠创面损伤模型,随机分成对照组、空载组和神经调节蛋白1组,每组8只,分别在创面局部多点均匀注射1 mL转染空载慢病毒或转染过表达神经调节蛋白1慢病毒的人羊膜间充质干细胞,对照组注射等量的生理盐水;(5)造模后1,7,14 d观察创面愈合情况,苏木精-伊红染色观察创面愈合组织学变化,免疫组化观察创面CD31的表达。结果与结论:(1)成功构建过表达神经调节蛋白1的人羊膜间充质干细胞,细胞内神经调节蛋白1的mRNA、蛋白表达较空载组明显上调(P<0.05);(2)过表达神经调节蛋白1促进了人羊膜间充质干细胞的迁移(P<0.01)和增殖(P<0.05);(3)过表达神经调节蛋白1的人羊膜间充质干细胞促进了小鼠创面愈合(P<0.05)和创面的血管生成(P<0.05)。结果表明,过表达神经调节蛋白1提高了人羊膜间充质干细胞的增殖和迁移能力,以及增强了促进创面愈合和创面血管生成的能力。

不同强度运动干预2型糖尿病大鼠骨骼肌羧酸酯酶1及炎症因子的变化

背景:羧酸酯酶1及炎症因子在调节脂质代谢以及葡萄糖稳态方面起着至关重要的作用,然而有关不同强度运动干预对2型糖尿病大鼠骨骼肌羧酸酯酶1及炎症因子的影响尚待揭示。目的:探究不同强度运动干预对2型糖尿病大鼠骨骼肌羧酸酯酶1及炎症因子的影响。方法:取32只8周龄雄性SD大鼠,适应性喂养1周后随机分为正常对照组(n=12)和造模组(n=20),造模组大鼠利用高脂膳食和一次性注射链脲佐菌素制备2型糖尿病模型,建模成功后随机分为糖尿病对照组(n=6)、中等强度运动组(n=6)和高强度间歇运动组(n=6),后2组适应性跑台运动5 d后分别进行对应强度的跑台运动,每天1次,每次50 min,每周训练5 d。连续运动6周后,检测大鼠血糖与血脂相关指标,苏木精-伊红染色观察骨骼肌组织形态学变化,qRT-PCR检测骨骼肌羧酸酯酶1与炎症因子的mRNA表达,Western-blotting及免疫荧光染色检测骨骼肌中羧酸酯酶1与炎症因子的蛋白表达。结果与结论:①与正常对照组相比,糖尿病对照组大鼠空腹血糖、三酰甘油、低密度脂蛋白胆固醇、胰岛素抵抗指数均升高(P<0.05),胰岛素活性降低(P<0.05),骨骼肌中的羧酸酯酶1、NEK7、白细胞介素18的mRNA与蛋白表达均升高(P<0.05)。②与糖尿病对照组相比,中等强度运动组和高强度间歇运动组大鼠空腹血糖、三酰甘油、低密度脂蛋白胆固醇、胰岛素抵抗指数均降低(P<0.05),胰岛素活性升高(P<0.05);中等强度运动组大鼠骨骼肌中的NEK7 mRNA表达降低(P<0.01),羧酸酯酶1、NEK7、白细胞介素18蛋白表达降低(P<0.05);高强度间歇运动组大鼠骨骼肌中的羧酸酯酶1、NEK7、NLRP3、白细胞介素18 mRNA表达降低(P<0.05),羧酸酯酶1、白细胞介素18蛋白表达降低(P<0.05)。③苏木精-伊红染色显示,相较于糖尿病对照组,中等强度运动组大鼠肌纤维间隙变小,内部空洞减少,细胞结构趋于完整;高强度间歇运动组大鼠肌细胞排列松散,组织形态不规则,肌纤维内部空洞较多。④结果表明,中等强度运动和高强度间歇运动均可降低2型糖尿病大鼠的血糖、血脂、胰岛素抵抗与骨骼肌羧酸酯酶1水平,中等强度运动可明显降低骨骼肌NEK7表达,高强度间歇运动可降低骨骼肌白细胞介素18表达,并且羧酸酯酶1与NEK7、白细胞介素18关系密切。

类胰岛素生长因子1对自然衰老小鼠的抗肥胖作用

背景:实验室前期研究发现青年脂肪干细胞移植到老年小鼠体内会有减重效果,并且能改善老年小鼠体内炎症状态,推测类胰岛素生长因子1可能对于衰老和肥胖具有重要作用。目的:探究类胰岛素生长因子1对自然衰老小鼠的抗肥胖作用。方法:①生物信息学分析:对GEO数据库中肥胖患者的脂肪组织测序,并对青年小鼠脂肪干细胞和老年小鼠脂肪干细胞进行转录组学测序,分析类胰岛素生长因子1表达情况。②动物实验验证:2月龄雄性C57BL/6J小鼠(青年小鼠)6只,20月龄雄性C57BL/6J小鼠(老年小鼠)12只。采用ELISA和qRT-PCR检测青年小鼠和老年小鼠的腹部脂肪组织和血清类胰岛素生长因子1的表达情况。将老年小鼠12只随机分为2组:实验组连续4周注射类胰岛素生长因子1蛋白(50μg/kg),对照组注射同等剂量的PBS。定期监测实验组和对照组小鼠体质量变化,实验结束时测量小鼠葡萄糖耐受,ELISA检测小鼠血清炎症因子、腹部脂肪组织炎症因子,苏木精-伊红染色观察肝、肾及腹部脂肪组织病理变化,qRT-PCR检测腹部脂肪组织炎症因子、PI3K-AKT信号通路mRNA的表达水平。结果与结论:①肥胖患者脂肪组织低表达类胰岛素生长因子1,并在接受减肥手术后类胰岛素生长因子1表达上升;②老年脂肪干细胞低表达类胰岛素生长因子1;③老年小鼠腹部脂肪组织和血清均低表达类胰岛素生长因子1;④注射类胰岛素生长因子1蛋白能显著降低老年小鼠的体质量并改善胰岛素抵抗;⑤老年小鼠肝脏病理切片发现有脂肪堆积情况,注射类胰岛素生长因子1蛋白后,脂肪堆积情况显著改善,并且显著降低了脂肪组织的脂滴大小;⑥注射类胰岛素生长因子1能显著降低老年小鼠血清肿瘤坏死因子α、白细胞介素1β、白细胞介素6的表达水平,显著增加脂肪组织PI3K-AKT信号通路的表达;⑦结论:外源性类胰岛素生长因子1能降低老年小鼠体质量、减小脂肪组织脂滴大小及改善肝脏脂肪堆积情况,改善老年小鼠的炎症状态,可能是通过激活PI3K-AKT信号通路改善老年小鼠的炎症状态,从而改善自然衰老小鼠的肥胖。

通脉开窍丸治疗血管性痴呆模型大鼠海马区神经元的铁死亡变化

背景:研究表明铁死亡与血管性痴呆存在密切联系,通脉开窍丸对于改善血管性痴呆患者的认知功能有一定疗效,但其作用机制不明确。目的:基于核因子E2相关因子2(nuclear factor erythroid-2 related factor 2,Nrf2)/血红素氧合酶1(heme oxygenase-1,HO-1)/谷胱甘肽过氧化物酶4(glutathione peroxidase 4,GPX4)信号通路调控铁死亡探讨通脉开窍丸对血管性痴呆干预作用以及分子机制。方法:84只雄性SD大鼠,其中12只大鼠用作假手术组,其余大鼠用改良2-VO法制备成血管性痴呆的模型,成模后随机分为模型组、通脉开窍丸高、中、低剂量(27.6,13.8,6.9 g/kg)组、联合组[通脉开窍丸高剂量+ML385(20 mg/kg)]、盐酸多奈哌齐组(0.45 mg/kg),灌胃给药1次/d,联合组同时腹腔注射Nrf2抑制剂ML385,1次/d,连续4周。采用Morris水迷宫检测大鼠的学习记忆能力;苏木精-伊红染色观察各组大鼠海马组织中神经元病理学变化;比色法试剂盒检测大鼠血清中还原型谷胱甘肽、Fe^(2+)、丙二醛的浓度;普鲁士蓝染色法检测大鼠海马组织中铁沉积情况;透射电镜观察大鼠海马组织中神经元线粒体超微结构变化;蛋白免疫印迹法检测大鼠海马神经元Nrf2、HO-1、GPX4、XCT、铁蛋白重链1(ferritin heavy chain 1,FTH1)蛋白的表达。结果与结论:(1)与假手术相比,模型组大鼠逃避潜伏期时间明显延长(P<0.05),穿越平台次数明显减少(P<0.05);海马组织松散,神经元细胞核深染,染色质固缩甚至裂解;CA1区铁离子聚集;线粒体萎缩变小,线粒体嵴溶解消失,线粒体膜密度增厚;血清中Fe^(2+)、丙二醛水平上升,还原型谷胱甘肽水平下降(P<0.05);海马组织GPX4、HO-1、XCT、Nrf2、FTH1蛋白表达显著降低(P<0.05)。(2)与模型组相比,通脉开窍丸各剂量组和盐酸多奈哌齐组大鼠平均逃避潜伏期均明显缩短(P<0.05),穿越平台次数增加(P<0.05);海马神经元恢复明显,CA1区神经元铁离子聚集明显减少,线粒体结构和功能好转;血清Fe^(2+)、丙二醛水平显著降低(P<0.05),血清还原型谷胱甘肽浓度及海马组织中GPX4,HO-1,XCT,Nrf2,FTH1蛋白表达显著升高(P<0.05)。(3)与通脉开窍丸高剂量组相比,盐酸多奈哌齐组治疗效果差异无显著性意义(P>0.05),联合组大鼠水迷宫逃避潜伏期时间延长(P<0.05),穿越平台次数减少(P<0.05),大鼠CA1区神经元病理改变情况不明显,铁沉淀增加,血清中丙二醛、Fe^(2+)浓度增加(P<0.05),还原型谷胱甘肽浓度减少(P<0.05),海马组织神经元线粒体萎缩变小,且Nrf2、XCT、HO-1、GPX4、FTH1蛋白的表达减少(P<0.05)。在一定范围内,通脉开窍丸剂量越高效果越好,且高剂量治疗效果不亚于盐酸多奈哌齐。(4)结果说明,通脉开窍丸可以减轻大鼠海马组织神经元病理改变,改善血管性痴呆大鼠的认知功能,其作用机制可能与Nrf2/HO-1/GPX4信号通路的激活抑制铁死亡有关。

针刺联合神经干细胞修复脊髓损伤的科学依据

背景:脊髓损伤是由创伤性或非创伤性事件引起的一种神经系统疾病,常导致损伤节段以下严重功能障碍。近年来,神经干细胞移植被认为在调控脊髓损伤后的炎症反应、抑制胶质瘢痕的过度增生以及促进神经再生方面具有显著的治疗潜力。目的:综述并讨论针刺及神经干细胞移植疗法在抑制脊髓损伤诱导的继发性损伤中的潜在作用机制,深入探讨其治疗脊髓损伤的科学依据。方法:以“脊髓损伤,针刺,神经干细胞,SDF-1α/CXCR4轴”为中文检索词,以“Spinal cord injury,acupuncture,neural stem cells,SDF-1α/CXCR4 axis”为英文检索词,分别检索PubMed、Elsevier、万方及中国知网数据库,最终纳入96篇文献,汇总分析了针刺联合神经干细胞治疗脊髓损伤的相关研究成果,总结了这一联合疗法在治疗脊髓损伤后继发性损伤中的相关机制。结果与结论:①基质细胞衍生因子1α(stromal-derived factor 1α,SDF-1α)/CXC趋化因子受体4(chemokine receptor 4,CXCR4)轴在神经干细胞移植治疗脊髓损伤中扮演着至关重要的角色,该信号传导机制不仅影响神经干细胞的迁移、增殖和分化,更是决定干细胞归巢至损伤部位效率的关键因素。因此,针对该轴线的调控,对于提升脊髓损伤的治疗效果具有重要意义。②针刺作为一种传统中医疗法,在脊髓损伤的继发性损伤调控中展现出独特的优势,它能够通过调节炎症反应、抑制细胞凋亡、改善微循环、减少神经胶质瘢痕形成以及对抗氧化应激等多种途径,有效减轻脊髓损伤后的继发性损伤。③针刺还能够影响SDF-1α/CXCR4轴的表达与功能,从而增强神经干细胞的归巢和存活能力,促进神经再生和功能恢复。④结合针刺与干细胞移植的疗法,是一种创新且较好的脊髓损伤治疗策略,适用于修复神经环路,它结合了传统中医的智慧与现代生物技术的优势,为脊髓损伤患者提供了新的治疗选择。然而,目前这种联合疗法仍处于研究和探索阶段,其长期疗效和安全性尚需进一步验证。⑤综合而言,针刺及神经干细胞移植治疗脊髓损伤具有巨大的临床应用潜力,但仍需深入研究和优化治疗方案。未来,期待通过更多的临床试验和机制研究,进一步揭示这一疗法的疗效机制和最佳适应证,为脊髓损伤患者带来更好的康复希望和更高效的治疗效果。