线粒体转移与骨和软骨

线粒体不但可以通过合成三磷酸腺苷(ATP)为细胞提供能量,而且能够参与调控产生活性氧(ROS)、传递细胞信号、诱导免疫反应等细胞生理过程。线粒体功能障碍会导致多种疾病发生。近年来,学者们发现线粒体可以通过间隙连接等多种方式进行细胞间转移,从而改善受体细胞的线粒体缺陷,并恢复其生物学功能。多项研究均证实,线粒体移植可用于多种疾病治疗。在骨关节系统疾病中,骨关节炎等多种退行性病变均与线粒体功能障碍密切相关,而线粒体移植有望成为治疗疾病的新方法。该文将对线粒体转移途径、线粒体转移效果及线粒体转移与骨和软骨的关系进行综述。

机械应力下骨细胞行为变化的研究进展

机械应力刺激在维持骨骼正常形态、功能和自稳平衡方面起着重要作用。过去的研究普遍认为骨细胞是不活跃的细胞。近年来,对骨细胞的深入研究表明,骨细胞是骨骼中主要的机械应力感受细胞,在机械应力下的骨形成和骨重塑过程中起着关键作用。机械应力不仅可以减少骨细胞凋亡,还能促进其分化水平。此外,受机械应力刺激的骨细胞通过直接或间接的方式来调节成骨细胞和破骨细胞的分化水平,从而维持骨结构的强度和调节骨稳态。笔者拟对机械应力下骨细胞行为变化以及其与成骨细胞和破骨细胞偶联的分子机制进行综述,旨在为今后骨质疏松基础研究提供理论参考。

水甘草碱抑制破骨细胞活化缓解磨损颗粒诱导的炎性骨溶解

背景:水甘草碱因其抗炎生物活性在心肌重塑、急性肾损伤和肺损伤等疾病中表现出良好的治疗作用。假体磨损颗粒常引发无菌性炎症,炎性因子的大量释放进一步导致了假体周围骨质的破坏和骨量丢失,然而目前尚无水甘草碱对假体周围骨溶解确切疗效的基础研究。目的:探讨水甘草碱对破骨细胞活化、炎症因子表达及磨损颗粒诱导炎性骨溶解的影响。方法:①细胞实验:将RAW264.7细胞分4组培养:对照组细胞加入完全培养基;破骨诱导组加入破骨诱导培养基(含50 ng/mL RANKL的完全培养基);水甘草碱低、高剂量组分别加入1,5μmol/L水甘草碱处理4 h后加入破骨诱导培养基。破骨诱导5 d后,分别进行抗酒石酸酸性磷酸酶染色、F-actin染色及RT-PCR检测。②动物实验:采用随机数字表法将20只C57BL/6J小鼠随机分为假手术组、骨溶解组、水甘草碱低及高剂量组,每组5只。骨溶解组、水甘草碱低及高剂量组通过将钛颗粒注射至颅骨表面的方法建立颅骨骨溶解模型,造模后第2天,水甘草碱低、高剂量组分别腹腔注射10,20 mg/kg水甘草碱,每隔1 d注射1次,直至造模2周后,收集小鼠动脉血血清进行炎性因子(白细胞介素1β、白细胞介素6、肿瘤坏死因子α)检测,收集颅骨进行micro-CT扫描和骨参数分析。结果与结论:①细胞实验:抗酒石酸酸性磷酸酶和F-actin染色显示,与破骨诱导组比较,水甘草碱低、高剂量组可抑制破骨细胞的活化及骨吸收,其中以高剂量组抑制更显著。RT-PCR检测结果显示,与对照组比较,破骨诱导组3种炎症因子的mRNA表达升高(P<0.01);与破骨诱导组比较,水甘草碱低及高剂量组3种炎症因子的mRNA表达降低(P<0.01),其中以高剂量组降低更明显。②动物实验:与假手术组比较,骨溶解组3种炎性因子水平升高(P<0.01);与骨溶解组比较,水甘草碱低及高剂量组3种炎性因子水平降低(P<0.05,P<0.01),其中以高剂量组降低更明显。micro-CT扫描结果显示,钛颗粒导致小鼠颅骨骨溶解破坏,水甘草碱可抑制钛颗粒诱导的骨溶解,其中以高剂量组抑制作用更显著。③结果表明:水甘草碱可通过抑制炎症因子释放下调破骨细胞的骨吸收功能来改善钛颗粒诱导的骨溶解、骨破坏。

铁死亡在骨科疾病的研究进展

铁死亡是由脂质过氧化物和活性氧的积累直接介导的一种新型细胞死亡形式。越来越多的证据表明,铁死亡在骨关节炎(OA)、脊髓损伤(SCI)、骨质疏松症(OP)和骨肉瘤(OS)等骨科疾病中起着重要作用。铁死亡在细胞功能、信号通路、药物抑制和基因沉默等方面为骨科疾病治疗提供新的靶点和途径。因此,本文就铁死亡在骨科疾病的最新应用进展进行探讨,为骨科常见疾病进一步的临床研究和治疗提供新的思路。

β-谷甾醇改善绝经后骨质疏松的实验研究

[目的]探究杜仲有效单体成分β-谷甾醇对小鼠绝经后骨质疏松的疗效及其潜在作用机制。[方法]将24只12周龄雌性C57BL/6J小鼠随机分为假手术组、模型组及β-谷甾醇干预组,每组8只,采用双侧卵巢切除术建立绝经后骨质疏松模型,术后假手术组及模型组给予0.9%氯化钠溶液灌胃,β-谷甾醇干预组给予β-谷甾醇灌胃,术后8周将各组小鼠处死取材,借助显微计算机断层扫描(micro-computed tomography,Micro-CT)观察β-谷甾醇干预对绝经后骨量丢失及骨小梁破坏的保护作用,并采用苏木素-伊红(hematoxylin-eosin,HE)染色对小鼠股骨远端区域进行组织形态学分析,同时通过抗酒石酸酸性磷酸酶(tartrate-resistant acid phosphatase,TRAP)染色及碱性磷酸酶(alkaline phosphatase,ALP)染色评估小鼠骨吸收与骨形成情况,并通过免疫组化检测各组样本的β-catenin表达水平。[结果]Micro-CT扫描结果显示,β-谷甾醇干预可减少绝经后骨量丢失及骨微结构破坏,HE染色证实β-谷甾醇可有效维持骨小梁数目及组织形态,并在一定程度上抑制雌激素缺乏引起的异常脂肪堆积现象。TRAP染色结果表明,β-谷甾醇并不影响破骨细胞形成,而免疫组化结果表明β-谷甾醇可显著促进成骨标志物ALP的表达。与此同时,β-谷甾醇可增加β-catenin在股骨远端区域的表达,提示β-谷甾醇促进骨形成,可能与其上调β-catenin信号通路有关。[结论]β-谷甾醇体内干预可上调β-catenin信号通路,增强成骨分化,促进机体骨形成,从而改善绝经后骨质疏松。

脱氢胆酸调控OPG/RANK和TRAF3抑制破骨细胞分化

目的探讨脱氢胆酸(dehydrocholic acid,DHCA)对破骨细胞(osteoclasts,OCs)分化及功能的影响。方法采用粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子和核因子κB受体活化因子配体(receptor activator of nuclear factor kappa B(NF-κB)-ligand,RANKL)诱导成熟骨髓来源的巨噬细胞分化为OCs。通过抗酒石酸酸性磷酸酶(tartrate-resistant acid phosphatase,TRAP/ACP5)染色,确定DHCA抑制OCs形成的最佳浓度。qRT-PCR检测OCs分化和功能相关基因TRAP/ACP5、组织蛋白酶K(cathepsin K,CTSK)和基质金属蛋白酶9(matrix metalloproteinase 9,MMP9)的基因表达。Western blot检测OCs中TNF受体相关因子3(TNF receptor-associated factor 3,TRAF3)、NF-κB受体活化因子(receptor activator of NF-κB,RANK)和骨保护素(osteoprotegerin,OPG)的蛋白水平。结果DHCA浓度为200μmol/L是抑制OCs形成的最佳剂量(P<0.01)。DHCA抑制OCs分化和功能相关基因ACP5、CTSK和MMP9的表达(P<0.01)。DHCA通过下调RANK蛋白和增加TRAF3和OPG蛋白的表达来抑制OCs的分化(P<0.01)。结论DHCA通过调控OPG/RANK和TRAF3抑制OCs分化,这可能是一种有效的骨质疏松前体药物。

机械牵张通过Piezo1调控骨髓间充质干细胞成骨分化的作用机制

目的探讨机械牵张通过Piezo1促进小鼠骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells,BMSCs)成骨分化的作用及机制。方法将BMSCs分为0%、3%、6%和12%机械牵张强度组,CCK-8检测细胞增殖,PCR检测成骨因子(Runx2、Osterix、ALP和OPN)mRNA,筛选出最佳牵张强度。再分别设置对照、机械牵张、Piezo1抑制剂、机械牵张+Piezo1抑制剂组。干预结束后,进行ALP染色和ALP活性检测。茜素红染色观察钙结节形成。Western blot检测Piezo1、TGF-β1、p-Smad2和Runx2蛋白水平。结果与0%机械牵张相比,3%和6%机械牵张促进了细胞增殖(P<0.05),且6%机械牵张组Runx2、Osterix、ALP和OPN的mRNA均显著升高(P<0.05)。另外,与对照组相比,机械牵张组ALP染色较深,ALP活性显著升高,钙结节数量增加,Piezo1、TGF-β1、p-Smad2和Runx2蛋白也显著升高(P均<0.05);Piezo1抑制剂组ALP染色较浅,ALP活性显著降低,钙结节数量减少,Piezo1、TGF-β1、p-Smad2和Runx2蛋白也显著降低(P均<0.05)。与机械牵张组相比,机械牵张+Piezo1抑制剂组ALP染色较浅,ALP活性显著降低,钙结节数量减少,Piezo1、TGF-β1、p-Smad2和Runx2蛋白也显著降低(P均<0.05)。与Piezo1抑制剂组相比,机械牵张+Piezo1抑制剂组ALP染色较深,ALP活性显著升高,钙结节数量增加,Piezo1、TGF-β1、p-Smad2和Runx2蛋白也显著升高(P均<0.05)。结论机械牵张可能通过Piezo1上调了TGF-β1/Smad2信号通路表达,促进BMSCs的增殖和成骨分化。

通过整合的生物信息学方法鉴定H和L型血管内皮细胞中的ceRNA网络

目的:H型血管是一种骨特异性微血管亚型(CD31hiEmcnhi),在成血管-成骨耦联机制中具有重要的调节作用。研究报道H和L型血管在骨骼生理和病理条件下发挥不同的作用,它们之间的遗传差异仍有待阐明。本研究旨在通过整合的生物信息学方法构建H和L型血管内皮细胞中关键差异表达(differential expression,DE)基因的竞争性内源RNA(competitive endogenous RNA,ceRNA)网络。方法:从ArrayExpress和基因表达综合(Gene Expression Omnibus,GEO)数据库中下载相关原始数据,通过Limma R-Bioconductor包筛选H和L型血管间的DE lncRNAs、DE miRNAs和DE mRNAs,构建总ceRNA网络,随后根据蛋白质相互作用(protein-protein interaction,PPI)网络筛选出上调和下调的关键基因,以此精细化ceRNA网络并对关键基因进行富集分析。最后,通过流式细胞术和real time RT-PCR进行随机验证。结果:共鉴定出1 761个DE mRNAs、187个DE lncRNAs和159个DE miRNAs,通过相互作用关系构建总ceRNA网络;通过PPI网络筛选出6个上调(Itga5、Kdr、Tjp1、Pecam1、Cdh5、Ptk2)和2个下调(Csf1r、Il10)的关键基因,并以此构建关键基因相关的ceRNA亚网络。上调的关键基因主要富集在血管生成与血管凋亡的负调控;流式细胞术和real-time RT-PCR的结果与生物信息学分析结果一致。结论:本研究根据所筛选的关键基因提出上调和下调的H型和L型血管内皮细胞相关的ceRNA网络,为H型和L型血管内皮细胞在骨代谢中的调控机制提供了新见解。

面积骨化率——常规超声定量评估青少年骨龄的新参数

目的探索常规超声定量评估青少年骨龄的新参数——面积骨化率(area ossification ratio,AOR),并评价AOR与放射学骨龄之间的相关性。方法选取2023年6月山东省某中学的健康青少年为研究对象,采集其左侧尺骨茎突冠状面、桡骨茎突冠状面、股骨外上髁冠状面、胫骨内侧髁冠状面及胫骨后正中矢状面5个部位的超声图像,勾画出二维超声图像中的骨化中心及骨骺面积,计算AOR,并与Greulich⁃Pyle(GP)图谱法测量的放射学骨龄进行比较;采用组内相关系数(intraclass correlation coefficient,ICC)及Bland⁃Altman法评估观察者间及观察者内一致性。结果共纳入179名(男:109名,女:70名)健康青少年;男、女青少年5个部位的AOR与放射学骨龄之间均呈显著或高度相关(r=0.60~0.91);男、女青少年5个部位的AOR总和与放射学骨龄呈高度相关(男:r=0.95,女:r=0.87)。不同医师及同一医师测量的AOR值具有较高可重复性(观察者间一致性:ICC=0.926,P<0.001;观察者内一致性:ICC=0.954,P<0.001)。结论青少年的AOR总和与放射学骨龄呈高度相关,其测量方法具有较高的可重复性,AOR是常规超声定量评估青少年骨龄的可靠参数。

姜黄素抑制NF-κB信号通路缓解氧化应激对成骨分化的损害发挥抗骨质疏松作用

目的 探讨姜黄素抑制氧化应激对成骨分化损害的机制及以剂量依赖的方式发挥抗骨质疏松的作用。方法 采用细胞氧化应激模型,加入不同浓度的姜黄素,测定骨形成指标,并检测参与的潜在信号通路。同时,用姜黄素处理小鼠去卵巢(ovariectomized, OVX)骨质疏松动物模型来证实其抗骨质疏松的作用。结果 体外实验发现,低浓度姜黄素(1~10μmol·L^(-1))促进成骨细胞增殖,提高骨形成碱性磷酸酶(alkaline phosphatase, ALP)活性,逆转氧化应激导致的成骨钙沉积下降,降低了核因子kappa-B配体的受体激动剂(RANKL)和白介素-6 (IL-6)的表达。体内实验结果显示,姜黄素(5 mg·kg^(-1))给药后部分逆转了OVX小鼠血液中丙二醛(malondialdehyde, MDA)和谷胱甘肽(glutathione, GSH)活性的比例、降低高骨代谢、增加骨密度(bone density, BMD)、改善了骨小梁的微结构,但高浓度姜黄素无氧化应激保护作用。结论 姜黄素可以减轻氧化应激的骨形成损害,NF-κB信号通路是主要参与通路,姜黄素可能是预防骨质疏松症的理想药物。

衰老小鼠骨骼肌组织外泌体对骨代谢调控作用的研究

背景骨骼肌衰老后质量和功能逐渐下降,其分泌的外泌体对骨代谢具有明显的影响,但衰老骨骼肌外泌体对骨代谢的调控机制尚未明确。目的探索衰老骨骼肌组织外泌体调控成骨、破骨细胞功能的作用。方法将2月龄(Young)和24月龄(Old)小鼠骨骼肌组织消化形成单细胞悬液,从中提取的骨骼肌组织外泌体分别为年轻骨骼肌组织外泌体(Young-Exo)和衰老骨骼肌组织外泌体(Old-Exo)。通过生物透射电子显微镜(transmission electron microscope,TEM)、纳米颗粒跟踪分析(nanoparticle tracking analysis,NTA)和Western blot对外泌体进行验证。利用提取的外泌体干预诱导原代成骨细胞成骨分化和诱导骨髓单核巨噬细胞向破骨细胞分化。组织外泌体干预实验分为对照组(PBS组)、年轻组织外泌体组(Young-Exo组)、衰老组织外泌体组(Old-Exo组)。茜素红(alizarin red S,ARS)染色和碱性磷酸酶(alkaline phosphatase,ALP)染色检测成骨分化水平;抗酒石酸酸性磷酸酶(tartrate-resistant acid phosphase,TRAP)染色检测破骨细胞面积;实时荧光定量PCR(real-time quantitative PCR,RT-qPCR)检测Alp、Opn、Ocn、Col1a1、Runx2、Ctsk、Dc-stamp、Atp6v0d2、Mmp-9、Acp5基因相对表达量。结果Young-Exo组与Old-Exo组的细胞外囊泡均为双层膜结构的圆形囊泡,直径110 nm左右,且均表达CD9、CD63、CD81和TSG101等外泌体相关标志蛋白。组织外泌体干预诱导原代成骨细胞成骨分化实验结果显示,与PBS组、Young-Exo组比较,Old-Exo组原代成骨细胞ARS染色的钙盐沉积量和ALP染色强度均下降(P<0.01),成骨分化基因Alp、Opn、Ocn、Col1a1、Runx2的mRNA相对表达量降低(P<0.01);组织外泌体干预诱导骨髓单核巨噬细胞向破骨细胞分化结果显示,与PBS组、Young-Exo组比较,Old-Exo组TRAP染色的破骨细胞所占面积百分比升高(P<0.01),破骨细胞相关基因Ctsk、Dc-stamp、Atp6v0d2、Mmp-9、Acp5的mRNA相对表达量升高(P<0.01)。结论与年轻骨骼肌组织外泌体相比,衰老骨骼肌组织外泌体可能通过抑制原代成骨细胞的成骨分化、促进破骨细胞形成,打破骨代谢的动态平衡,导致骨质疏松症。

芦荟素减轻大鼠心肌细胞缺氧损伤:抑制氧化应激和铁死亡

背景:心肌细胞缺氧损伤与氧化应激和铁死亡密切有关。既往研究表明芦荟素具有抗氧化、抗炎、抗肿瘤等多种作用。目的:探讨芦荟素对缺氧诱导的H9C2细胞氧化应激及铁死亡的影响。方法:利用H9C2细胞构建缺氧模型,首先通过检测细胞活性,确定芦荟素无细胞毒性及最佳干预浓度。随后,利用试剂盒、超氧化物阴离子荧光探针及MitoSOX^(TM)Red荧光探针,分别评估芦荟素对缺氧诱导的H9C2细胞乳酸脱氢酶释放、活性氧产生以及线粒体氧化应激的影响。为了验证芦荟素对铁死亡的影响,采用荧光染色和流式细胞术,分别检测细胞内Fe^(2+)的含量和脂质过氧化程度。接着,利用蛋白免疫印迹和实时荧光定量PCR技术,检测铁死亡调节因子(谷胱甘肽过氧化物酶4、酰基辅酶A合成酶长链家族成员4和核因子E2相关因子2)的表达。最后,通过运用铁死亡诱导剂Erastin,进一步确认铁死亡在芦荟素介导心肌保护过程中的重要作用。结果与结论:(1)与对照组相比,缺氧组H9C2细胞活力显著降低,乳酸脱氢酶释放、活性氧水平、线粒体氧化应激程度、Fe^(2+)含量及脂质过氧化程度显著上升,谷胱甘肽过氧化物酶4、核因子E2相关因子2的mRNA和蛋白表达明显降低,酰基辅酶A合成酶长链家族成员4的mRNA和蛋白表达显著升高(均P<0.05);(2)与缺氧组比较,芦荟素低、高剂量组逆转了上述指标变化(均P<0.05);(3)与缺氧+芦荟素组相比,缺氧+芦荟素+Erastin组H9C2细胞活力明显下降,乳酸脱氢酶释放显著升高(均P<0.01)。结果表明,芦荟素对缺氧处理的H9C2细胞具有保护作用,且呈剂量依赖性,主要通过抑制氧化应激和铁死亡实现的。

机械刺激下骨细胞调控骨重塑的研究进展

骨细胞是一种古老的细胞,常作为一种机械传感细胞和内分泌细胞被研究。骨细胞被包埋在坚硬的矿化环境中,周围是细胞外液,细胞外液的流动对骨细胞的树突和胞体产生剪切应力,并被骨细胞感知,诱导其产生信号,作用于成骨细胞和破骨细胞,进而影响骨重塑。机械加载和卸载可调节骨细胞多种信号通路并释放信号分子。因此,骨细胞被认为是机械刺激作用于骨骼进而影响骨形成和/或骨吸收的重要效应细胞。在本文中,我们归纳了机械刺激对骨细胞的作用及其与成骨细胞和破骨细胞相互作用的分子机制,目的在于理解机械刺激是如何通过骨细胞调控骨重塑的。

铁死亡在类风湿性关节炎中的研究进展

类风湿性关节炎(rheumatoid arthritis,RA)是一种慢性自身免疫性疾病,其特征是关节炎症、进行性软骨破坏、骨侵蚀。最近的研究表明,铁死亡参与自身免疫性肝炎、类风湿性关节炎等自身免疫性疾病的发生和发展。该综述重点围绕铁死亡的机制及其与RA发病机制的关联,探讨靶向铁死亡的疗法为RA患者治疗提供新的理论基础和潜在治疗方法。

CaMKⅡ参与调控成骨细胞分化和凋亡的研究进展

成骨细胞分化和凋亡在维持骨稳态中起着至关重要的作用,异常的成骨细胞分化或凋亡会导致多种骨代谢疾病。钙离子/钙调蛋白依赖性蛋白激酶Ⅱ(CaMKⅡ)是一类广泛存在于体内的多功能蛋白激酶家族,它通过将细胞内的Ca^(2+)信号转化为多种生理或病理的细胞反应,在成骨细胞的分化和凋亡调控中发挥着重要作用。CaMKⅡ对成骨细胞分化的影响主要通过3个信号通路实现:(1)通过1α-25(OH)_(2)D_(3)膜介导信号通路调节成骨细胞的分化;(2)参与WNT/Ca^(2+)信号通路;(3)通过RUNX2-OSX信号通路影响成骨细胞分化。这些信号通路共同作用于成骨细胞,促进其成熟和功能发挥。CaMKⅡ在成骨细胞凋亡中的作用则涉及调节内质网应激反应和调控Bax/Bcl-2表达比例。这些机制对于成骨细胞的存活和凋亡至关重要,影响骨组织的稳定性和重建。总体而言,CaMKⅡ作为一个多功能信号分子,在成骨细胞分化和凋亡的调控中扮演重要角色。对CaMKⅡ的进一步研究,特别是在骨代谢疾病治疗中的应用,是未来研究的一个重要方向。

KAT7促进软骨细胞衰老

目的 建立过度复制诱导原代小鼠软骨细胞衰老模型及小鼠自然衰老模型,研究KAT7在软骨细胞及组织衰老中的作用。方法 二型胶原酶消化法获取小鼠膝关节软骨细胞,使用甲苯胺蓝染色及ColⅡ染色鉴定小鼠软骨细胞;Western blot和细胞免疫荧光法检测不同代次小鼠软骨细胞衰老信号相关蛋白及KAT7表达水平,SA-β-Gal染色确定细胞衰老情况。取22月龄老龄小鼠与2月龄年轻小鼠关节HE染色、番红O-固绿染色比较小鼠关节病理情况;免疫组化观察小鼠关节组织中KAT7和p53的表达情况。结果 与对照组相比,衰老的小鼠软骨细胞KAT7蛋白及p21、p53表达水平显著升高,KAT7抑制剂WM-3835可抑制衰老软骨细胞KAT7和p21的蛋白表达。SA-β-Gal染色可见,第八代(P8)较第一代(P1)软骨细胞阳染明显增加。与年轻小鼠软骨组织相比,老龄小鼠软骨组织呈现近骨性分布,软骨表面完整性降低,肥大软骨细胞数量显著增多,KAT7和p53细胞阳染增加。结论 KAT7在软骨细胞衰老模型及老龄小鼠软骨组织中表达升高,提示KAT7可能与软骨细胞衰老相关。

铁死亡在骨代谢中的调控机制

铁死亡是一种新型的细胞死亡方式,以细胞内铁过载和脂质过氧化物过度积累为特征,与多种骨科疾病的发生密切相关。骨质疏松是以骨密度降低为主要病理表现的慢性代谢性骨病,近年来随着研究的不断深入,发现铁死亡对骨代谢着重要的影响,而通过对铁死亡的调节以维持骨稳态,在骨质疏松的防治领域取得了一定的突破,展现出了良好的应用前景。该文阐述了铁死亡的发生机制和调节途径,梳理了铁死亡对骨代谢的调控机制,并总结了铁死亡在骨质疏松症发病及治疗中的研究进展,以期拓宽骨代谢的研究思路。

贻贝启发接枝骨形态发生蛋白2成骨活性肽的介孔生物玻璃修复股骨髁缺损

背景:骨形态发生蛋白2在胚胎发育、骨骼形成和再生修复中具有重要作用,但高剂量应用与癌症发病密切相关。骨形态发生蛋白2成骨活性段L20能够有效减少癌症等不良反应,并可显著促进骨组织再生。目的:将骨形态发生蛋白2活性肽段以贻贝衍生肽模拟策略接枝在介孔生物玻璃表面,探究其对组织工程成骨性能的影响。方法:(1)采用模板法合成介孔生物玻璃纳米颗粒,采用一步法合成负载骨形态发生蛋白2成骨活性肽L20的介孔生物玻璃纳米颗粒,表征负载骨形态发生蛋白2成骨活性肽L20介孔活性玻璃纳米颗粒的形貌与体外缓释性能。(2)分离提取SD大鼠骨髓间充质干细胞,传2代后分别与PBS(空白组)、介孔生物玻璃纳米颗粒(对照组)、负载骨形态发生蛋白2成骨活性肽L20介孔生物玻璃纳米颗粒(实验组)共培养,采用细胞活死荧光染色和CCK-8法检测细胞毒性和细胞增殖,扫描电镜观察细胞黏附;成骨诱导分化后,进行碱性磷酸酶染色、茜素红S染色与成骨相关基因表达检测。(3)取15只SD大鼠,建立双侧股骨髁缺损模型,采用随机数字表法分为3组:空白组(n=5)不植入任何材料,对照组(n=5)植入介孔生物玻璃纳米颗粒,实验组(n=5)植入负载骨形态发生蛋白2成骨活性肽L20介孔生物玻璃纳米颗粒。术后8周,进行股骨Micro-CT扫描与组织形态观察。结果与结论:(1)扫描电镜下可见负载骨形态发生蛋白2成骨活性肽L20介孔生物玻璃纳米颗粒为球形、单分散颗粒,透射电镜下可见其具有多孔结构,平均粒径为(268.10±0.58) nm,体外可缓释L20。(2)负载骨形态发生蛋白2成骨活性肽L20介孔生物玻璃纳米颗粒无细胞毒性,并且可促进骨髓间充质干细胞的增殖与黏附;与空白组、对照组相比,实验组碱性磷酸酶活性与细胞外基质矿化能力均升高(P <0.05),碱性磷酸酶、Runx2、骨钙素mRNA表达升高(P <0.05)。(3)股骨Micro-CT扫描结果显示,与空白组、对照组相比,实验组新生骨量与骨密度均升高(P <0.05);苏木精-伊红与Masson染色结果显示,与空白组、对照组相比,实验组新骨生成与胶原纤维均增加。(4)结果表明,负载骨形态发生蛋白2活性肽L20介孔生物玻璃纳米颗粒具有良好的生物相容性及体内外促成骨性能,可促进SD大鼠股骨髁缺损的再生修复。

安石榴苷促进成骨治疗绝经后骨质疏松

背景:安石榴苷作用广泛,安全性高,但其对成骨细胞和绝经后骨质疏松症的作用尚不清楚。目的:探讨安石榴苷对成骨细胞和绝经后骨质疏松症的作用。方法:安石榴苷作用于MC3T3-E1细胞,检测其促成骨细胞增殖作用。在成骨诱导液中添加安石榴苷,检测其促成骨分化作用。卵巢切除大鼠术后灌胃安石榴苷,3个月后进行MicroCT扫描和血清1型前胶原氨基末端肽检测,观察治疗效果。结果与结论:①CCK-8检测发现安石榴苷能促进成骨细胞增殖(P<0.05);②qRT-PCR和Western blot检测发现安石榴苷能促进碱性磷酸酶、Runx2 mRNA和蛋白的表达(P<0.05);③Micro CT扫描和血清学检测结果显示,安石榴苷能改善卵巢切除大鼠的骨密度、骨体积分数、骨小梁厚度、骨小梁数目和1型前胶原氨基末端肽水平;④结果表明,安石榴苷能促进成骨细胞增殖和分化,且对绝经后骨质疏松大鼠有治疗作用。

组织蛋白酶与骨密度的因果关系:双向孟德尔随机化分析

背景:既往研究表明,中老年人体内组织蛋白酶K水平可通过影响骨密度来干预骨质疏松的发生和发展,但组织蛋白酶家族与其他人群骨密度之间是否存在因果关系仍未知。目的:探讨组织蛋白酶与骨密度的因果关系。方法:从IEU Open GWAS数据库提取与8种组织蛋白酶相关的遗传位点作为工具变量,以5个年龄段人群的骨密度作为结局。通过双向孟德尔随机化分析,评估组织蛋白酶与骨密度的因果关系。使用Cochran’s Q检验评估遗传工具变量的异质性,使用MR-Egger截距检验评估多效性,使用留一法评估作为工具变量的单核苷酸多态性对暴露和结局因果关系影响的敏感性。结果与结论:①正向孟德尔随机化的逆方差加权法结果显示,组织蛋白酶H与>45岁且≤60岁人群的骨密度呈负相关[OR(95%CI)=0.965(0.94-0.99),P=0.04],组织蛋白酶Z与>30岁且≤45岁人群的骨密度呈负相关[OR(95%CI)=1.06(1.00-1.11),P=0.03];②敏感性分析结果显示因果关系稳定,MR-Egger截距分析未检测到潜在的水平多效性;③反向孟德尔随机化结果显示,骨密度对组织蛋白酶无显著反向作用;④上述结果证实,组织蛋白酶对部分年龄段人群骨密度会造成影响,可能会增加骨质疏松症的发病风险,应给予更多关注。