应用颅骨-破骨细胞联合培养体系研究先天性成骨不全破骨细胞骨吸收活性

目的先天性成骨不全(OI)的主要临床表现为骨矿化过程不良,骨量丢失,骨骼畸形和骨折。但是其发病机理,尤其在其骨再建过程中成骨细胞(OB)及破骨细胞(OC)的功能改变尚不清楚。本实验以先天性成骨不全小鼠模型,oim/oim为基础,应用破骨细胞-颅骨联合培养体系研究OB和OC两种细胞在骨再建过程中的功能改变和相互作用。方法本实验采用小鼠颅骨(CAL)组织培养模型。本模型采用颅骨组织培养,利用颅骨中成骨细胞可以从颅骨片游离出到培养皿及颅骨表面,从而支持培养皿及颅骨表面前体破骨细胞分化成为成熟破骨细胞,并吸收颅骨产生吸收陷窝。本实验中,共2组颅骨-破骨细胞联合培养体系:(1)对照组(WT)颅骨与对照破骨细胞(WTCAL-WTOC);(2)OI颅骨与OI破骨细胞(OICAL-OIOC)。联合培养颅骨及骨髓组织14日后,以TRAP免疫组化染色方法识别破骨细胞,ALP免疫组化染色方法识别成骨细胞,计算OC/OB。破骨细胞骨吸收活性以颅骨表面骨吸收陷窝占颅骨表面百分比并除以培养系统中的破骨细胞数表达。结果第14日,OICAL-OIOC组的破骨细胞数低于WTCAL-WTOC组(92.50+23.18/mm2对比379.00+136.53/mm2,P<0.01);OICAL-OIOC组的OC/OB明显低于WTCAL-WTOC组(0.68+0.57对比1.65+0.67,P<0.01);OICAL-OIOC组OI破骨细胞的吸收能力高于WTCAL-WTOC组(27.76+22.81对比7.32+5.09,P<0.001)。结论 oim/oim小鼠破骨细胞-颅骨培养体系中破骨细胞的数目明显减少,成骨细胞支持破骨细胞分化能力减低;但其破骨细胞骨吸收活性明显增强,以代偿成骨细胞功能,维持骨再建过程中成骨过程及骨吸收过程的平衡。

应用破骨细胞-颅骨联合培养体系研究先天性成骨不全的骨再建过程

目的采用先天性成骨不全(OI)小鼠,oim/oim为动物模型,应用破骨细胞-颅骨联合培养体系研究OB和OC两种细胞在OI骨再建过程中的功能改变和相互作用。方法实验采用小鼠颅骨(CAL)组织培养,实验设两组:WTCAL-WTOC组:联合培养对照组颅(WTCAL)与对照破骨细胞(WTOC);OICAL-OIOC组:联合培养OI颅骨(OICAL)与OI破骨细胞(OIOC)。以免疫组化染色方法-TRAP识别破骨细胞,ALP免疫组化染色方法识别成骨细胞。破骨细胞骨吸收活性为骨吸收陷窝占颅骨表面百分比。单位OC吸收面积为总骨吸收陷窝除以破骨细胞数。结果于7d,OICAL-OIOC组破骨细胞数低于WTCAL-WTOC组;OICAL-OIOC组的OC/OB比例低WTCAL-WTOC组;OICAL-OIOC组单位破骨细胞吸收能力高于WTCAL-WTOC组。结论 OI的小鼠模型骨再建中骨量丢失一方面由于其成骨细胞功能异常,另一方面也可能因为其破骨细胞的代偿性功能活跃。

右归饮对假体周围骨溶解大鼠模型体外培养破骨细胞分化和相关基因表达的影响

[目的]为进一步观察右归饮对假体周围骨溶解模型大鼠体外诱导培育破骨细胞的分化以及相关基因表达的影响。[方法]制备假体周围骨溶解大鼠模型,六周后(造模)处死,无菌条件下用造模完成的大鼠的四肢骨髓腔中分离破骨细胞,接种于象牙薄片底物上,然后随机分为4组:高、中、低浓度右归饮血清模型组(Y1、Y2、Y3)和生理盐水对照血清模型组(Y4),分别添加高、中、低浓度右归饮含药血清及生理盐水对照血清;没有造模的大鼠的破骨细胞培养设为空白对照组(Y5),于第7d终止培养,通过抗酒石酸酸性磷酸酶(TRAP)染色对TRAP阳性多核破骨细胞计数;采用吖啶橙荧光染色法计数破骨细胞的凋亡率;用RT-PCR测定ATP6i、IL-1、IL-6基因相对表达量,分析破骨细胞骨吸收活性。[结果]高、中、低浓度右归饮血清模型组(Y1、Y2、Y3)与生理盐水血清模型组(Y4)相比,TRAP染色阳性的破骨细胞数量显著减少,破骨细胞的凋亡率明显增加,ATP6i、IL-1、IL-6基因表达明显减少。生理盐水血清模型组(Y4)与生理盐水血清空白组(Y5)相比,TRAP染色阳性的破骨细胞数量显著增加,破骨细胞的凋亡率无显著性差异(P>0.05)。[结论]一定浓度的右归饮含药血清对体外培养的颗粒病模型大鼠破骨细胞的增殖和分化具有明显的抑制作用,能显著抑制破骨细胞相关基因的表达。

正常和链脲佐菌素诱导糖尿病模型大鼠体外破骨细胞样细胞的培养方法

目的:建立成年正常大鼠和链脲佐菌素诱导的糖尿病大鼠骨髓体外破骨细胞样细胞培养的方法。方法:实验于2003-05/2004-03在河北医科大学第三医院中心实验室完成。①雌性Wistar大鼠,2.5～3.0个月龄,用链脲佐菌素溶液,按60mg/kg单剂量进行腹腔注射,注射48h后检测血糖,血糖≥16.7mmol/L视为诱导糖尿病模型成功。随机选择链脲佐菌素诱导的糖尿病大鼠及成年正常大鼠各1只,麻醉下处死,无菌条件下取股骨,收集骨髓。②用α-MEM冲洗骨髓细胞,并稀释骨髓细胞至1.5×109L-1的浓度,将细胞悬液置于24孔培养板内,培养液为无酚红α-MEM,其中含体积分数为0.1的胎牛血清、30μg/L细胞核因子κB受体活化因子配基、10μg/L巨噬细胞集落刺激因子。培养板置于体积分数为0.05的CO2和37℃培养箱内培养,用倒置相差显微镜观察破骨细胞样细胞形态变化。③细胞培养7d后,进行细胞固定和抗酒石酸酸性磷酸酶染色,抗酒石酸酸性磷酸酶染色阳性且细胞核≥3个的细胞认定为破骨细胞样细胞。④在倒置显微镜下,计数破骨细胞样细胞数。结果:①倒置显微镜下动态观察细胞,发现细胞的形态逐渐由圆形变为椭圆形、长梭形和不规则形状。在培养的第3天始,单核细胞融合为多核细胞,破骨细胞样细胞形成。在第5,6天破骨细胞样细胞形成明显增多。②破骨细胞样细胞酶学检查,可见有大量多核且抗酒石酸酸性磷酸酶染色阳性的细胞。③破骨细胞样细胞计数:实验获得的破骨细胞样细胞的数量能够满足细胞计数的需要,与成年正常大鼠相比,链脲佐菌素诱导的糖尿病大鼠破骨细胞样细胞数量增加(92.50±10.87,107.00±13.72个/孔)。结论:正常成年大鼠和链脲佐菌素诱导的糖尿病大鼠骨髓体外破骨细胞样细胞的培养方法建立,分离培养的破骨细胞样细胞有多核、抗酒石酸酸性磷酸酶阳性的特性。

体外成骨细胞和破骨细胞联合培养方式的研究进展

国内外对成骨细胞、破骨细胞的来源、功能和分泌进行了大量的实验和研究，但随着研究的深入，诸多的学者发现成骨细胞和破骨细胞之间存在着复杂的联系，对成骨细胞和破骨细胞共育的研究，有助于探索骨改建的过程，特别是对骨代谢性疾病有较全面的认识。国内外对于成骨细胞、破骨细胞分别培养的方式，特别是联合培养所采用的方式有着不同的观点。

高产量高纯度的破骨细胞分离培养

目的获得高产量高纯度破骨细胞,为骨吸收的体外研究提供丰富的细胞来源。方法 将经典分离乳兔四肢骨破骨细胞的方法与1,25(OH)2D3诱导骨髓干细胞生成破骨样细胞的方法相结合,并应用0.05％胰蛋白酶／0.02％EDTA联合消化的方法将其纯化。结果该方法可诱导生成大量的破骨样细胞,0.05％胰蛋白酶／0.02％EDTA联合消化可使破骨细胞纯化率达95％。诱导生成的破骨样细胞TRAP染色阳性,体外培养具有噬骨能力。结论 该培养方法可产生大量高纯度的破骨样细胞,可为破骨细胞的体外分子生物学研究提供丰富的细胞来源。

黄精多糖对RANKL诱导骨髓巨噬细胞向破骨细胞分化及体内骨吸收功能的影响

背景:骨髓巨噬细胞具有向破骨细胞分化的潜能。黄精多糖可能抑制骨髓巨噬细胞向破骨细胞分化,有望成为治疗骨质疏松的新药物。目的:探讨黄精多糖对核因子κB受体活化因子配体(RANKL)诱导的小鼠骨髓巨噬细胞向破骨细胞分化及体内骨吸收的影响。方法:培养小鼠骨髓巨噬细胞,在巨噬细胞集落刺激因子和不同质量浓度黄精多糖(5,10,20,40,80,160,320,640,1 280,2 560 mg/L)干预下,CCK-8法检测黄精多糖对小鼠骨髓巨噬细胞增殖的影响以确定黄精多糖质量浓度范围;在巨噬细胞集落刺激因子和RANKL诱导下给予5,10,20,40,80,160,320,640 mg/L黄精多糖进行干预,不加黄精多糖作为对照组,显微镜下观察细胞形态变化。抗酒石酸酸性磷酸酶染色鉴定破骨细胞数目;实时荧光定量PCR检测破骨相关基因抗酒石酸酸性磷酸酶、金属基质蛋白酶9、组织蛋白酶K、活化T细胞核因子c1 mRNA表达。建立脂多糖诱导小鼠颅骨骨溶解模型并给予黄精多糖干预,采用Micro-CT扫描及相关软件定量分析骨体积/组织体积百分比、骨小梁数目、骨小梁间距、骨小梁厚度,并制备组织切片抗酒石酸酸性磷酸酶染色鉴定破骨细胞数目及定量分析骨吸收面积。结果与结论:(1)与对照组相比,质量浓度在640 mg/L以下的黄精多糖对小鼠骨髓巨噬细胞增殖无明显影响(P>0.05);(2)不同质量浓度的(40-640 mg/L)黄精多糖可不同程度的减少破骨细胞数目(P<0.01),显著降低了破骨细胞的分化成熟,同时明显降低抗酒石酸酸性磷酸酶、金属基质蛋白酶9、组织蛋白酶K、活化T细胞核因子c1基因的表达(P<0.05);(3)与脂多糖组相比,黄精多糖能有效缓解脂多糖诱导的颅骨骨溶解,骨体积/组织体积百分比、骨小梁数目、骨小梁间距均减小(P<0.05),破骨细胞数目及骨吸收面明显减少(P<0.01);(4)说明黄精多糖能够抑制小鼠骨髓巨噬细胞向破骨细胞分化成熟及缓解脂多糖诱导的颅骨骨溶解。

氟砷联合染毒对成骨与破骨细胞共培养体系中TRAF-6/NF-κB1/NFATc1/TRAP mRNA表达的影响

[目的]探讨氟、砷及氟砷联合染毒对小鼠颅顶前成骨细胞MC3T3-E1与小鼠单核巨噬细胞RAW 264.7共培养体系中肿瘤坏死因子相关受体因子6(TRAF-6)、核因子κB1(NF-κB1)、活化T细胞核因子1(NFATc1)及抗酒石酸酸性磷酸酶(TRAP)mRNA表达的影响。[方法]用成骨诱导剂诱导后的小鼠颅顶前成骨细胞MC3T3-E1与单核巨噬细胞RAW 264.7细胞建立共培养体系,培养7 d后,用TRAP染色鉴定破骨细胞。采用CCK-8法测定氟、砷不同浓度染毒对细胞增殖的影响,从而确定最终的实验染毒浓度。在共培养体系中,换用含不同浓度的氟化钠(0、0.1、0.4、1.6 mmol/L NaF,记为F0、F0.1、F0.4、F1.6)、亚砷酸钠(0、0.5、2.5、12.5μmol/L NaAsO_2,记为As0、As0.5、As2.5、As12.5)以及氟砷联合(上述剂量两两组合)的培养基分别培养24 h,实时荧光定量PCR法检测各染毒组TRAF-6、NF-κB1、NFATc1及TRAP mRNA的表达水平。[结果]成骨细胞与RAW 264.7细胞共培养7 d后,经TRAP染色可见细胞发生融合,体积变大,多核,说明RAW 264.7细胞已分化为多核的破骨细胞。氟单独染毒,与对照组比较(1.00±0.08、1.00±0.04、1.00±0.02、1.00±0.19),F1.6染毒组的TRAF-6、NF-κB1、NFATc1及TRAP mRNA表达水平均明显增加(1.74±0.16、2.04±0.09、1.33±0.06、3.24±0.29),差异均有统计学意义(P <0.05)。砷单独染毒,As12.5染毒组的TRAF-6和TRAP mRNA表达(1.24±0.06和1.26±0.08)高于对照组(1.00±0.08和1.00±0.19),而NF-κB1和NFATc1 mRNA表达(0.61±0.05和0.60±0.06)在As12.5组均低于对照组(1.00±0.04和1.00±0.02),差异均有统计学意义(P <0.05)。氟砷联合染毒,与F0.1组相比(0.80±0.02和0.59±0.03),NF-κB1和NFATc1的表达在F0.1As12.5组增加(1.11±0.02和1.07±0.05,P <0.05),但均低于氟、砷单独染毒之和;与F0.4比较(2.85±0.13,1.11±0.04,1.09±0.03),TRAF-6、NF-κB1和NFATc1表达在F0.4As12.5组降低(1.38±0.11,0.87±0.03和0.44±0.03,P <0.05);与F1.6比较(2.04±0.09和3.24±0.29),NF-κB1和TRAP mRNA表达在F1.6As12.5组均降低(1.24±0.07和2.09±0.22,P <0.05);与As0.5、As12.5组相比,TRAF-6、NF-κB1、NFATc1及TRAP mRNA在F1.6As0.5组和F1.6As12.5组表达均增加(P <0.05),但均低于氟、砷单独染毒之和。氟、砷对TRAF-6、NF-κB1、NFATc1及TRAP mRNA表达均有主效应作用(F=437.22、657.76、321.89及187.11;F=123.08、170.53、78.99及74.08,均P <0.05);氟砷联合染毒对TRAF-6、NF-κB1、NFATc1及TRAP mRNA表达存在交互作用(F=153.76、97.14、100.31、46.78,均P <0.05)。[结论]高氟可促进成骨细胞与破骨细胞共培养体系中TRAF-6、NF-κB1、NFATc1及TRAP mRNA的表达,从而达到增加破骨细胞分化成熟及骨吸收活性,氟、砷对共培养体系中各基因指标的影响均有主效应作用,氟砷联合染毒对共培养体系中相关基因表达的交互作用主要表现为砷对氟的拮抗作用。

细胞因子及药物对牙周炎骨吸收的调控研究

1.分离、培养破骨细胞、成骨细胞技术及实验性牙周炎动物模型的建立 (1)破骨细胞分离、培养技术——采用出生24小时内的日本大耳白兔,无菌下分离股骨、胫骨及肱骨,将骨干和干骺端纵行剖开,轻刮骨髓表面,反复冲洗骨髓腔,制取细胞悬液备用于实验。制备6X6mm^2大小,10um厚的骨片。