糖胺聚糖在骨组织工程中的作用机制及应用

背景:复杂骨缺损修复一直是临床上亟待解决的难题,利用生物功能化的组织工程材料促进骨组织再生修复是目前的研究热点之一。以往关于骨组织材料生物化修饰的研究集中于细胞内信号分子的修饰,而对胞外信号分子的修饰和调控作用研究较少。糖胺聚糖作为细胞外基质的重要信号分子,修饰于支架材料中发挥成骨作用是目前新兴研究方向。目的:对糖胺聚糖在骨组织工程的作用机制和应用进展做一综述。方法:检索PubMed数据库和中国知网收录的有关糖胺聚糖参与调控骨组织再生修复及其在骨组织工程中的作用机制与应用的文章,英文检索词为“glycosaminoglycans,proteoglycans,bone tissue engineering,bone tissue engineering materials,osteogenic differentiation”,中文检索词为“糖胺聚糖链、蛋白聚糖、骨组织工程、骨组织工程材料、成骨分化”。根据纳入与排除标准对所有文章进行初筛后,保留质量和相关性较高的文章85篇进行综述。结果与结论:(1)糖胺聚糖作为细胞外基质的重要组成部分和信号分子,不仅可以与生长因子结合协助其扩散,还可以促进受体与配体之间的相互作用从而调控骨再生信号通路传导。(2)在骨组织工程中,糖胺聚糖经过化学修饰和交联,或与其他天然或合成聚合物联合修饰于细胞支架中支持细胞黏附和增殖,以及作为信号分子为生长因子提供结合位点稳定生长因子并促进内外源性生长因子与其相应受体结合,可以实现有效的骨组织再生。(3)关于糖胺聚糖在骨组织工程中的应用还有诸多问题未解决,如糖胺聚糖局部长期应用的形式和安全性、对成骨细胞命运的确切作用机制以及合成纯化等问题,还需后续研究不断完善。

富血小板血浆对人牙髓干细胞/内皮细胞共培养体外成牙本质分化的影响

目的:探讨人牙髓干细胞(hDPSCs)与内皮祖细胞(EPCs)在体外成牙本质分化中的相互作用以及富血小板血浆(PRP)对其增殖和矿化的影响。方法:体外分离培养hDPSCs和EPCs,并将两者单独或共同接种于含PRP或FBS的DMEM中进行培养,分别于培养1、3、5、7、9 d,MTT法检测各组细胞的增殖活性;然后再按上述相同方法接种细胞并进行矿化诱导,分别于诱导后7 d和14 d,qRT-PCR检测各组细胞的碱性磷酸酶(ALP)、牙本质基质蛋白1(DMP-1)及牙本质涎磷蛋白(DSPP)mRNA的表达水平。结果:无论是单种细胞培养还是两种细胞共同培养,含PRP各组细胞的增殖活性均明显高于含FBS各组(P<0.05);ALP、DMP-1、DSPP mRNA的表达水平也均为含PRP组明显高于含FBS组(P<0.05);而且在相同培养条件下,两种细胞共同培养组的各基因表达水平均明显高于各细胞单独培养组(P<0.05)。结论:PRP有维持和促进hDPSCs、EPCs增殖的能力;并可促进hDPSCs向成牙本质分化,两细胞共同培养时其促进作用更明显。

蛋白聚糖调控间充质干细胞成骨分化的研究进展

创伤和肿瘤导致的大面积骨缺损是临床上亟待解决的难题,利用间充质干细胞(mesenchymalstemcells,MSCs)介导骨组织再生具有巨大的应用前景。探究干细胞在骨组织微环境中的转归及其与微环境之间的相互作用对其临床转化至关重要,然而目前相关研究仍处于探索阶段。蛋白聚糖作为MSCs微环境重要的组成部分及调节分子,广泛参与了MSCs自我更新和成骨分化的动态平衡的调节过程。多项研究证实蛋白聚糖是骨缺损再生修复中的重要调控因子,深入揭示蛋白聚糖在MSCs成骨向分化中所起的调控作用,并逐渐将其局部应用在骨修复材料中已成为近年来国内外的研究热点。本文将重点就蛋白聚糖在调控不同间充质干细胞成骨分化中的作用、潜在机制及其临床应用进行综述。

3D培养牙周膜干细胞生物学特性的初步研究

目的:研究悬滴法3D培养和2D贴壁培养的牙周膜干细胞(PDLSCs)生物学特性的差异。方法:改良酶消化组织块法分离培养PDLSCs,分别行2D贴壁培养及3D培养(3D培养按不同细胞接种数分为2.5×104,5×104及1×1053组),培养96 h后分别用Live/Dead染色法分析细胞活性;流式细胞术检测干细胞表面标记物;然后对2D、3D培养的PDLSCs进行矿化诱导,茜素红染色及荧光定量PCR检测矿化结节形成情况以及矿化相关基因ALP和OPN mRNA的表达水平。结果:3D培养的PDLSCs可形成致密的细胞聚合物,2.5×104组PDLSCs细胞聚合物中心未见坏死现象,5×104组和1×105组则有较为明显坏死现象;3D和2D培养的PDLSCs间充质干细胞表面标记物的阳性表达率均无显著差异(P>0.05);茜素红染色和荧光实时定量PCR结果显示,3D培养的PDLSCs形成矿化结节的数量及其矿化相关基因ALP OPN mRNA的表达水平均显著高于2D培养的细胞(P<0.05)。结论:3D悬滴培养法是一种理想的PDLSCs培养方法。

蛋白聚糖对牙发育再生及干细胞稳态的调控

背景:牙再生研究是目前国际上口腔领域的热点问题之一,该研究的发展建立在对牙胚发育机制深入了解的基础之上。以往研究集中对牙发育相关细胞内信号调控网络进行探索,但对细胞外调控分子的研究尚且匮乏。蛋白聚糖作为细胞外基质及干细胞微环境的重要组成部分,参与细胞内外的信号传导,介导干细胞自我更新/分化平衡的调节。目的:综述蛋白聚糖对牙发育再生及干细胞稳态的调控作用及相关机制的最新研究结果,并对其未来发展方向进行展望。方法:检索PubMed、Web of Science和CNKI数据库等收录的有关蛋白聚糖与间充质干细胞稳态调控及蛋白聚糖参与牙发育再生的文章,英文检索词为“proteoglycans,glycosaminoglycans,stem cells homeostasis,tooth development,tooth renewal,cell signalling,heparan sulfate,chondroitin sulfate”,中文检索词为“蛋白聚糖,糖胺聚糖链,干细胞稳态,牙发育,牙再生,信号通路,硫酸乙酰肝素,硫酸软骨素”。根据纳入与排除标准对所有文章进行初筛后,保留质量和相关性较高的文章进行综述。结果与结论:蛋白聚糖作为细胞外基质及干细胞微环境的重要组成成分,不仅参与牙胚的发育过程,还能够干预牙胚干细胞以及间充质干细胞的归宿。阐明蛋白聚糖在牙胚发育以及对干细胞的调控作用,建立健全牙发育相关的细胞内外调控信号网络,为生物学牙再生研究提供新的思路。

钛酸盐纳米线控制细胞的粘附及其活性

控制细胞与生物材料的互动在植入器械包括药物输送系统,生物感应器等方面的应用是非常渴望的。目前对于开发能够限制细胞的粘附以及活性的新材料有着较大的期待。通过水热法在钛片表面制作钛酸盐纳米线支架,研究了钛酸盐纳米线对MG63成骨细胞粘附、增殖、分化的影响。结果显示,与光滑组钛片比较在纳米线表面有较少的细胞粘附,扫描电镜观察可见仅有少量细胞被纳米线穿刺并固定在纳米线表面,并且细胞形态呈不规则的长条形,免疫荧光染色显示细胞不能形成细胞骨架并且细胞形状不规则;随后的细胞增殖也受到了明显的抑制;碱性磷酸酶以及RUNX2活性检测发现纳米线组细胞其分化能力也相应减弱。纳米线表面细胞早期粘附以及增殖及分化功能受到严重抑制。这种抗细胞粘附的纳米结构在药物缓释系统以及生物感应器等方面有应用价值。