颌骨来源骨髓间充质干细胞成骨分化的特点、优势与应用

背景:颌面部骨组织缺损修复是目前研究的热点与难点,而种子细胞的选择是关键。颌骨来源骨髓间充质干细胞是存在于颌骨内的成体间充质干细胞,在颌面部组织再生方面的应用更具优势。目的:综述颌骨来源骨髓间充质干细胞的生物学特性和成骨分化优势以及药物、体内环境、微小RNA对其成骨分化影响的相关研究进展。方法:利用计算机在PubMed和中国知网进行文献检索。中文检索词为“口腔,骨组织工程,干细胞”,英文检索词为“oral,bone tissue engineering,stem cells”。共检索下载文章405篇,根据纳入与排除标准对文章进行筛选,最终纳入70篇文献进行综述。结果与结论:颌骨来源骨髓间充质干细胞是口腔骨组织工程的优良种子细胞,与长骨骨髓间充质干细胞相比,颌骨来源骨髓间充质干细胞具有更强的增殖能力和成骨分化能力。药物、体内环境、微小RNA均可以调控颌骨来源骨髓间充质干细胞的成骨分化,但目前对颌骨来源骨髓间充质干细胞的研究尚处于初始阶段,因此需要更多论证力较强的研究来证实其在颌面部骨组织再生领域的应用更具优势。

维生素D3减轻高糖暴露诱导氧化应激促进人脐带间充质干细胞的成骨分化

背景:糖尿病骨质疏松症逐渐受到公众的关注,然而鲜有研究报道高糖环境对人脐带间充质干细胞成骨分化的影响和相应的治疗策略。目的:探讨维生素D3恢复高糖环境中人脐带间充质干细胞成骨分化的潜力。方法:通过CCK-8法检测人脐带间充质干细胞活力来筛选适宜的维生素D3干预浓度。在高葡萄糖条件下,通过RT-qPCR、蛋白质印迹、免疫荧光、JC-1线粒体膜电位、茜素红染色和β-半乳糖苷酶染色等实验评估维生素D3干预后人脐带间充质干细胞的成骨分化潜能、细胞内活性氧积累、线粒体膜电位改变和细胞衰老情况,并探讨了潜在的机制。结果与结论:①维生素D3在0.1μmol/L至1 mmol/L范围内均能显著促进人脐带间充质干细胞的增殖;②高糖环境下调了人脐带间充质干细胞中成骨相关基因α1-Ⅰ型胶原蛋白、碱性磷酸酶、Runt相关转录因子2、骨钙蛋白的mRNA和蛋白表达水平,诱发了氧化应激和细胞衰老;③维生素D3在10μmol/L的干预浓度下显著恢复了高糖条件下人脐带间充质干细胞的成骨表型,并通过激活Nrf2/HO-1信号通路减轻了细胞内的氧化应激和细胞衰老;④结果表明,高糖环境中人脐带间充质干细胞的成骨分化能力降低,维生素D3可以部分提高其成骨分化能力并减轻细胞损伤。

补骨脂素对环磷酰胺抑制小鼠骨髓间充质干细胞成骨分化的恢复作用

背景:补骨脂素具有很强的抗骨质疏松活性,可能对化疗导致的骨质疏松具有恢复作用。目的:探讨补骨脂素对环磷酰胺抑制小鼠骨髓间充质干细胞成骨分化的恢复作用及机制。方法:分离培养C57BL/6小鼠骨髓间充质干细胞,以MTT法检测补骨脂素对骨髓间充质干细胞活力的影响,以成骨诱导结合碱性磷酸酶染色确定补骨脂素对环磷酰胺抑制骨髓间充质干细胞成骨分化恢复作用的最佳剂量。采用RT-qPCR法检测补骨脂素干预不同时间点成骨分化标志基因Runx2、ALP、Osteocalcin、骨保护素及Wnt/β-catenin信号通路相关基因Wnt1、Wnt4、Wnt10b、β-catenin、c-MYC的mRNA表达;采用Western blot法检测补骨脂素干预不同时间点成骨特异性转录因子Runx2及Wnt/β-catenin信号通路相关基因Activeβ-catenin、DKK1、c-MYC、Cyclin D1的蛋白表达。结果与结论:(1)不同浓度补骨脂素对骨髓间充质干细胞活力没有显著影响;200μmol/L补骨脂素干预后对环磷酰胺诱导骨髓间充质干细胞成骨分化抑制的恢复作用最佳;(2)补骨脂素可以逆转环磷酰胺条件培养基导致的骨髓间充质干细胞成骨标志基因Runx2、ALP、Osteocalcin、骨保护素mRNA表达和Runx2蛋白表达的降低;(3)补骨脂素可以逆转环磷酰胺条件培养基导致的骨髓间充质干细胞Wnt/β-catenin通路相关基因Wnt4、β-catenin、c-MYC mRNA表达和Activeβ-catenin、c-MYC、Cyclin D1蛋白表达的降低以及DKK1蛋白表达的升高;(4)结果表明,环磷酰胺能抑制小鼠骨髓间充质干细胞成骨分化,补骨脂素对其具有恢复作用,且200μmol/L补骨脂素干预效果最佳,而这种保护作用可能与补骨脂素激活Wnt4/β-catenin信号通路有关。

西达本胺对骨髓增生异常综合征患者骨髓间充质干细胞成骨分化的影响

目的:探索西达本胺对骨髓增生异常综合征(MDS)患者骨髓间充质干细胞(MSC)成骨分化的作用及机制。方法:分离培养正常对照者及MDS患者的骨髓MSC,CCK-8法检测西达本胺对MSC增殖活性的影响,组蛋白去乙酰化酶(HDAC)活性荧光检测试剂盒及Western blot检测西达本胺对MSC中HDAC的影响。对MSC成骨诱导分化,在d 3进行碱性磷酸酶活性检测,d 21进行茜素红染色观察钙结节形成情况,在d 7和21分别检测成骨相关早期及后期基因的mRNA表达变化。RT-PCR及Western blot分别检测西达本胺对MSC成骨关键转录因子Runt相关转录因子2(RUNX2)mRNA及蛋白表达的影响。结果:随着西达本胺浓度的增加,MSC增殖受到抑制,但低浓度(1μmol/L)西达本胺对MSC无显著的增殖抑制作用,但可显著抑制HDAC活性。在正常对照组及MDS患者的骨髓MSC中,西达本胺(1μmol/L)可以显著增加碱性磷酸酶活性、促进钙结节形成及上调成骨基因的mRNA表达,从而恢复MDS患者MSC较正常对照组MSC减弱的成骨分化能力。机制研究结果显示,西达本胺促成骨作用可能与RUNX2表达的上调有关。结论:西达本胺可以抑制MDS-MSC的HDAC活性,上调成骨转录因子RUNX2表达,促进MDS-MSC的成骨分化。

“脾肾相赞”理论探讨不同治法对大鼠骨髓间充质干细胞成肌分化中TNF-α、JNK含量影响

目的在“脾肾相赞”理论指导下,比较不同中医治法对大鼠BMSCs成肌分化及过程中TNF-α、JNK蛋白表达的影响,分析中医治疗骨质疏松症的机制。方法将大鼠分为正常组、诱导组、补肾组、健脾组、补肾健脾组(随机数字表法),制备含药血清,选取第4代BMSCs进行实验,运用免疫荧光法分析各组成肌分化情况,酶联免疫吸附法检测TNF-α、JNK蛋白表达量。结果①BMSCs经诱导15d后,通过免疫荧光化学染色法检测MyoG荧光平均强度,结果显示:各组均显著高于正常组(P<0.01),补肾健脾组最高。②TNF-α蛋白检测:补肾组、补肾健脾组显著低于正常组(P<0.01)。③JNK蛋白检测:各组显著低于正常组(P<0.01)。结论①各治法中,补肾健脾法对大鼠BMSCs成肌分化的促进效果最佳,为通过脾肾、肌骨双方向治疗OP提供可能。②各中医治法均对大鼠BMSCs的成肌分化存在促进作用,这可能与降低TNF-α、JNK水平有关。

当归多糖对低氧环境中骨髓间充质干细胞成骨分化潜能的影响

目的探讨当归多糖对低氧环境中骨髓间充质干细胞(BMSC)成骨分化潜能的影响。方法将BMSC随机分为空白组、低氧组、当归多糖组。使用OriCellTM成人BMSC成骨诱导分化完全培养基对3组细胞进行培养,其中当归多糖组的培养基含有50μg/mL的当归多糖。对空白组BMSC进行常规培养(21%氧浓度),将低氧组与当归多糖组BMSC置于6%氧浓度环境中进行培养。培养14 d后,观察3组的BMSC形态学变化和钙盐沉积情况,检测3组BMSC的成骨分化相关蛋白(骨桥蛋白和骨钙素)表达水平,以及成骨分化关键转录因子RUNT相关转录因子2(RUNX2)表达情况。结果与空白组相比,低氧组BMSC的骨钙素、骨桥蛋白、RUNX2的表达水平均降低(P<0.05),高密度钙结节及钙盐沉积减少。与低氧组相比,当归多糖组BMSC骨钙素、骨桥蛋白、RUNX2的表达升高(P<0.05),高密度钙结节及钙盐沉积增多。结论低氧环境可以抑制BMSC的成骨分化潜能,而当归多糖能够有效维持低氧环境中BMSC成骨分化潜能的稳定。

TGF-β1通过组蛋白修饰酶调控人骨髓间充质干细胞成骨分化的表观基因学研究

目的研究骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells,BMSCs)成骨分化过程中转化生长因子β1(transforming growth factorβ1,TGF-β1)/Smad信号通路与组蛋白甲基化酶和去甲基化酶的相关性。方法BMSCs成骨诱导培养,用TGF-β1、SB431542和TGF-β1+SB431542干预。分为4组:BMSCsCtrl-3d组(A组),BMSCs-Ctrl-ost3d组(B组),BMSCs-TGF-β1-ost3d组(C组),BMSCs-TGF-β1-SB1UMost3d组(D组)。用qRT-PCR方法检测各组甲基化酶和去甲基化酶mRNA表达量。结果(1)与A组比较,B组DM3B、KDM4A、KDM4B、KDM4C、KDM4D、KDM5A、KDM5B、KDM5C、KDM6A、KDM6B、EZH1的mRNA表达明显增强(P<0.05)。(2)与B组比较,C组KDM3B、KDM4A、KDM4C、KDM4D、KDM5C、EZH1的mRNA表达明显降低(P<0.05);KDM5B、KDM6A、KDM6B的mRNA表达明显增强(P<0.05);而KDM4B、KDM5A表达无明显改变(P>0.05)。(3)与C组比较,D组KDM3B、KDM6A、KDM6B的mRNA表达发生明显改变(P<0.05);KDM4C、KDM4D、KDM5C和EZH1的mRNA改变不显著(P>0.05),KDM4A的mRNA发生非特异性改变(P<0.05)。结论TGF-β1通过TGF-β1/Smad信号通路和TGF-β1/非Smad信号调控部分相关组蛋白甲基化转移酶/去甲化酶的表达,从而促进了BMSCs成骨分化。

Osteonectin促进骨髓来源间充质干细胞成骨分化的机制及其与青少年特发性脊柱侧凸的相关性研究

目的 探究Osteonectin在促进骨髓间充质干细胞(BMSCs)成骨分化的分子机制,以及Osteonectin在青少年特发性脊柱侧凸(AIS)中的作用。方法 将2020年5月—2022年5月就诊的20例AIS及健康体检20例分别作为AIS组和健康组。使用qRT-PCR技术测定2组BMSCs中Osteonectin、BMP2以及Wnt/β-catenin信号通路相关基因(Tcf7、Lef1)和成骨分化相关基因(Runx2、Osteocalcin)的表达水平。通过X线检测AIS患者的Cobb角度,并分析上述基因表达水平与Cobb角度的相关性。在BMSCs中,加入Osteonectin和BMP2抑制剂Noggin,并分为对照组、Osteonectin组和Osteonectin+Noggin组。通过qRT-PCR检测BMSCs中BMP2、Tcf7、Lef1、Runx2和Osteocalcin mRNA表达水平。采用ChIP-qPCR检测β-catenin在Runx2和Osteocalcin基因转录起始位(TSS)的富集水平。结果 与健康组比较,AIS组BMSCs中Osteonectin、BMP2、Tcf7、Lef1、Runx2和Osteocalcin mRNA表达水平均降低(P<0.05);Osteonectin、BMP2、Tcf7、Lef1、Runx2和Osteocalcin mRNA表达水平与AIS患者Cobb角度呈负相关(r=-0.466 3、-0.369 1、-0.272 7、-0.543 4、-0.606 5、-0.343 3,P<0.05,P<0.01)。与对照组比较,Osteonectin组BMSCs中BMP2、Tcf7、Lef1、Runx2和Osteocalcin mRNA表达水平升高,且β-catenin在Runx2和Osteocalcin mRNA TSS富集水平增加(P<0.05)。相比Osteonectin组,Osteonectin+Noggin组BMSCs中Tcf7、Lef1、Runx2和Osteocalcin mRNA表达水平降低,β-catenin在Runx2和Osteocalcin mRNA TSS富集水平降低(P<0.05)。结论 在AIS患者中,BMSCs中Osteonectin、BMP2-Wnt/β-catenin的表达以及成骨分化水平与AIS疾病的发展呈负相关。Osteonectin通过激活BMP2-Wnt/β-catenin信号通路,促使β-catenin转录激活成骨分化相关基因,从而促进BMSCs的成骨分化。

鸢尾素缓解棕榈酸对骨髓间充质干细胞的成骨抑制

背景:鸢尾素是肌肉细胞在运动时从跨膜蛋白FNDC5中分离出来的肌因子,具有诱导白色脂肪组织褐变的功能,但是其对脂毒性引起的成骨分化的影响及机制尚不清楚。目的:探究鸢尾素对棕榈酸诱导的骨髓间充质干细胞成骨能力的影响及作用机制。方法:CCK-8检测不同浓度棕榈酸对小鼠骨髓间充质干细胞增殖的影响,以及鸢尾素对棕榈酸存在条件下骨髓间充质干细胞增殖的影响;鸢尾素和棕榈酸预处理24 h后,对小鼠骨髓间充质干细胞成骨诱导分化,在成骨诱导培养第7天进行碱性磷酸酶染色,qRT-PCR检测成骨相关基因的表达,Western blot检测AMPK/BMP2/SMAD信号通路相关蛋白的表达,第21天进行茜素红染色,检测成骨差异。结果与结论:①CCK-8结果提示骨髓间充质干细胞的扩增与棕榈酸的浓度呈反比,但在0.02 mmol/L浓度时,棕榈酸对骨髓间充质干细胞扩增无显著影响,鸢尾素质量浓度在0.1-20μg/L范围内时,不影响骨髓间充质干细胞增殖;②碱性磷酸酶染色及茜素红染色结果显示,棕榈酸抑制骨髓间充质干细胞成骨分化能力,鸢尾素能改善棕榈酸诱导的骨髓间充质干细胞成骨抑制,qRT-PCR结果显示,棕榈酸可以引起成骨相关基因下调,而鸢尾素可以抑制这一趋势;③Western bolt结果显示,相较于单纯棕榈酸干预组,鸢尾素处理后增强了骨髓间充质干细胞中AMPK/BMP2/SMAD信号通路传导。该研究发现了鸢尾素能够改善棕榈酸预处理骨髓间充质干细胞的成骨分化能力并提出了具体的机制可能是由AMPK/BMP/SMAD信号通路介导的。

miR-122-5p靶向调控人骨髓间充质干细胞诱导成骨分化的分子机制研究

目的:研究miR-122-5p对人骨髓间充质干细胞hBMSCs细胞成骨分化诱导的作用分子机制。方法:运用茜素红S、碱性磷酸酶活性ALP染色试剂盒检测hBMSCs成骨分化的钙结节与成骨活性;使用双荧光素酶报告基因实验验证miR-122-5p与BRCC3之间的靶向关系;运用qRT-PCR分别检测Runx2、Osterix、wnt3a、β-catenin、GSK3-β、miR-122-5以及BRCC3基因的表达情况;Western印迹检测β-catenin蛋白的表达量。结果:过表达miR-122-5p对人骨髓间充质干细胞hBMSCs细胞成骨分化诱导21天后的钙结节与干细胞成骨活性均有明显促进作用,对成骨分化中wnt/β-catenin信号通路主要转录因子Runx2、Os‐terix及wnt3a、β-catenin、GSK3-β主要基因均激活作用,过表达BRCC3对干细胞成骨分化中wnt/β-catenin信号通路主要转录因子Runx2、Osterix及wnt3a、β-catenin、GSK3-β主要基因有抑制作用;并且通过双荧光素酶报告基因与回复性实验确定miR122-5p与BRCC3之间的靶向关系,差异均有统计学意义(P<0.05)。结论:miR-122-5p靶向抑制BRCC3的表达诱导hBMSCs细胞通过wnt/β-catenin通路进行成骨分化诱导。

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。

硫化物对骨髓间充质干细胞成骨分化的影响

硫是人体内蛋白质的重要组成元素,参与机体众多代谢与催化过程,为生命所必需。近年来,随着科学家们对骨髓间充质干细胞相关研究的不断深入,含硫化合物对骨髓间充质干细胞的影响日益受到关注。含硫化合物主要包含有机硫化物、无机硫化物、天然含硫化合物以及S-非甾体抗炎药复合体等,这些化合物可能通过影响细胞信号通路、细胞周期或氧化应激反应等,调节人骨髓间充质干细胞的成骨分化能力。因此含硫化合物或许能对后续更好地利用骨髓间充质干细胞分化进行疾病治疗以及干细胞的应用提供新思路。本文作者综述了相关硫化物与骨髓间充质干细胞成骨分化的关系,并对其机制和生物学应用进行了探讨。

精氨酸甲基转移酶(PRMT)7通过IGF-1信号通路调控人骨髓间充质干细胞成脂分化的研究

目的本研究旨在明确精氨酸甲基转移酶(PRMT)7在人骨髓间充质干细胞(hBMSCs)成脂分化过程中的变化以及是否调控hBMSCs成脂分化,进而探索相应的调控机制。方法通过定量反转录PCR(qRT-PCR)和蛋白质印迹(Western blot)检测hBMSCs成脂分化过程中PRMT7的变化;通过qRT-PCR和Western blot实验证明PRMT7稳定敲低细胞系构建成功。进行油红O染色和定量分析,以及qRT-PCR和Western blot实验检测PRMT7稳定敲低细胞系成脂分化水平的变化;通过裸鼠体内异位成脂实验,油红O染色检测PRMT7稳定敲低细胞系体内异位成脂的效果;通过qRT-PCR和Western blot证明PRMT7稳定过表达细胞系构建成功。进行油红O染色和定量分析以及qRT-PCR和Western blot实验检测PRMT7稳定过表达细胞系成脂分化水平的变化;通过q RT-PCR和Western blot实验检测敲低PRMT7和过表达PRMT7的细胞中IGF-1表达水平的变化。在PRMT7稳定敲低细胞系中转染siIGF-1并通过qRT-PCR和Western blot检测IGF-1的表达水平验证敲低效率。通过油红O染色和定量分析,qRT-PCR实验检测转染siIGF-1的敲低组hBMSCs成脂分化水平的变化。结果本文发现:在hBMSCs成脂过程中,PRMT7表达水平明显降低(P<0.01);敲低PRMT7后hBMSCs的成脂分化能力增强(P<0.001);敲低PRMT7后hBMSCs的体内异位成脂分化能力增强;过表达PRMT7后hBMSCs的成脂分化能力减弱(P<0.01);PRMT7敲低后IGF-1表达水平增加(P<0.0001);PRMT7过表达后IGF-1表达水平降低(P<0.0001);转染siIGF-1后,各细胞系IGF-1表达水平明显降低(P<0.001);敲低组转染siIGF-1后成脂分化能力明显降低(P<0.01)。结论本研究通过细胞水平和裸鼠皮下移植实验发现PRMT7显著抑制hBMSCs成脂分化,机制研究发现PRMT7对hBMSCs成脂分化的调控作用依赖IGF-1信号通路。上述研究表明,PRMT7可能是治疗相关疾病的潜在分子靶点,为PRMT7和hBMSCs应用于相关疾病治疗提供了新思路。

成骨细胞线粒体移植促骨髓间充质干细胞体外增殖、迁移和成骨分化

为探究成骨细胞(OBs)线粒体移植对骨髓间充质干细胞(BMSCs)向成骨分化的影响,本研究体外人工提取BMSCs线粒体和OBs线粒体,分别移植入受体BMSCs.实验结果发现,接受成骨细胞线粒体的BMSCs表现出显著增强的增殖、迁移、抗凋亡和成骨能力.此外,接受成骨细胞线粒体的BMSCs胞内活性氧水平降低、氧气消耗速率上调、ATP产量增加.以上结果表明,(1)成骨细胞线粒体移植能够增强体外BMSCs功能,促进其向成骨分化;(2)相较于接受骨髓间充质干细胞线粒体,接受成骨细胞线粒体移植的受体BMSCs具有更强的有氧代谢能力以及更强的成骨分化能力,有望为骨生长与骨损伤修复提供一种候选方法 .

MYSM1对大鼠颌骨骨髓间充质干细胞增殖和成骨分化能力的影响

背景去泛素化酶能够调控骨骼生长发育,MYSM1基因缺失会造成全身骨骼疏松,当前并无MYSM1对颌骨发育影响的研究。目的探讨MYSM1对颌骨来源的骨髓间充质干细胞成骨分化能力的影响。方法分离10只8周Wistar大鼠下颌骨,利用组织消化法分离培养颌骨骨髓间充质干细胞(jaw bone marrow mesenchymal stem cells,JBMMSCs)。取生长良好的第3~5代JBMMSCs进行成骨诱导,利用qPCR、Western blot技术检测成骨标志物OCN、Runx2、ALP及去泛素化酶MYSM1的变化。分别利用空转染慢病毒和MYSM1敲低的慢病毒转染JBMMSCs,设置对照组和敲低组细胞,qPCR检测敲低效率。CCK-8、细胞克隆形成实验检测其敲低MYSM1对细胞的增殖能力影响,细胞划痕实验检测细胞迁移能力。空转染慢病毒和敲低MYSM1的JBMMSCs成骨诱导7 d后利用qPCR技术、ALP、茜素红染色检测成骨的表达变化。结果JBMMSCs成骨诱导成功后,MYSM1的mRNA和蛋白表达水平升高(P<0.05)。CCK-8显示对照组和敲低组的细胞增殖能力无统计学差异(P>0.05),两组间细胞集落形成实验和细胞迁移能力有统计学差异(P<0.05)。敲低组JBMMSCs在成骨诱导7 d后OCN、Runx2、ALP的mRNA表达水平降低(P<0.05),ALP、茜素红染色浅于对照组。结论敲低MYSM1并未对JBMMSs的增殖和迁移能力造成显著影响,而敲低MYSM1的JBMMSCs成骨分化能力降低。

TGF-β信号通路对牙源性黏液瘤来源的间充质干细胞成骨分化的影响分析

目的探究转化生长因子-β(TGF-β)信号通路对牙源性黏液瘤(OM)来源的间充质干细胞(OMMSC)成骨分化的影响。方法选择2018年至2020年南京大学医学院附属口腔医院收治的OM患者2例,经手术取部分病灶标本进行OMMSC分离培养。另外选择于该院接受牙种植治疗的年轻患者5例,抽取颌骨骨髓进行颌骨骨髓来源的间充质干细胞(JBMSC)分离培养。通过细胞增殖实验、流式细胞术检测、茜素红S染色进行细胞鉴定。成骨培养7 d后通过实时荧光定量聚合酶链反应(RT-PCR)检测TGF-β信号通路以及成骨相关基因的表达情况。观察小分子药物SB431542及TGF-β1干预对OMMSC、JBMSC成骨分化能力的影响。结果经分离获得的OMMSC、JBMSC具有梭形形态,表达间充质干细胞表面标志物,并具有成骨分化能力,符合间充质干细胞的特征。与JBMSC相比,OMMSC具有更强的增殖能力。RT-PCR检测结果显示,TGF-β/Smad信号相关因子在OMMSC中呈高表达(P<0.05),成骨相关因子骨桥蛋白(OPN)表达降低(P<0.05)。茜素红S染色结果显示SB431542可显著促进OMMSC成骨分化,而TGF-β1对OMMSC成骨分化有抑制作用。结论该研究成功对OMMSC进行了分离,发现TGF-β信号相关因子在OMMSC中呈高表达,抑制TGF-β信号转导通路可增强OMMSC的成骨能力,为改善OM患者骨缺陷提供参考。

光生物调节诱导间充质干细胞的成骨分化

背景:间充质干细胞是从多种组织中分离出来的多能基质细胞,能够在特定的条件下分化为成骨细胞,光生物调节作为一种外部刺激能够单独或与其他诱导物联合使用加速间充质干细胞成骨分化的进程,从而为解决系列骨疾病提供新的思路。目的:综述光生物调节诱导间充质干细胞成骨分化的相关研究及机制,旨在为选用间充质干细胞作为种子细胞的骨组织工程奠定理论基础,并提出一些发展方向的建议。方法:检索中国知网、PubMed及Wed of Science数据库近年来发表的相关文献,中文检索词为“光生物调节,低功率激光,低水平激光,发光二极管,间充质干细胞,成骨分化,生物材料”;英文检索词为“Photobiomodulation,low level laser(light),light-emitting diode(LED),mesenchymal stem cell,osteogenic differentiation,Biomaterials”,最终纳入88篇文献进行分析。结果与结论:①以低水平激光和发光二极管为代表的光生物调节对于促进间充质干细胞的增殖与分化有着积极的影响。②光生物调节诱导间充质干细胞成骨分化的可行性已在细胞实验、动物实验中得到验证,一方面,光生物调节能够通过激活相关信号通路、上调成骨标志物的表达促进干细胞在体外扩增与分化;另一方面,光生物调节可以提高系统移植的干细胞体内存活率及归巢效应,缩短骨缺损愈合时间。但是光生物调节存在双相剂量效应,各项研究中激光参数、实验环境及细胞类型等要素参差不齐,使得研究结果缺乏一致性,难以推广。③光生物调节可以与生物材料、其他物理因子及药物联合使用加速干细胞成骨分化的进程。④总之,光生物调节因其无创、高效且无明显副反应等优势在医疗领域的应用逐渐广泛;近年来,其在骨组织工程中的作用也逐渐凸显,为骨缺损等疾病的治疗提供了新策略,后续研究应进一步探索光生物调节的标准化治疗参数。

METTL3通过YTHDF2/AKT1/PPARγ调控人骨髓间充质干细胞成脂分化的机制研究

目的:探讨N^(6)-甲基腺苷(m^(6)A)甲基化酶甲基转移酶样蛋白3(METTL3)在体外调控人骨髓间充质干细胞(MSCs)向脂肪细胞分化的作用机制。方法:构建METTL3、AKT丝氨酸/苏氨酸激酶1(AKT1)、过氧化物酶体增殖物激活受体γ(PPARγ)和YTH m^(6)A RNA结合蛋白F2(YTHDF2)慢病毒载体,包装慢病毒并感染MSCs;采用成脂分化试剂盒诱导各组MSCs分化为脂肪细胞,利用油红O染色检测各组的脂肪细胞形成情况;采用分子克隆技术构建METTL3突变重组载体以证实METTL3的m^(6)A关键位点对靶基因的调控作用;利用放线菌素D作用于YTHDF2过表达的MSCs以探究阅读蛋白YTHDF2对AKT1 mRNA和蛋白表达的影响;采用RNA pull-down结合银染和Western blot实验检测可能发生甲基化修饰的片段与识别蛋白的结合情况。结果:m^(6)A甲基化酶METTL3以PPARγ/AKT1依赖的方式抑制骨髓MSCs的脂肪形成,并且以m^(6)A修饰阅读蛋白YTHDF2依赖的方式抑制AKT1的蛋白表达。YTHDF2可识别并结合发生m^(6)A修饰的AKT1编码序列(CDS),降低其表达水平,抑制MSCs脂肪形成过程。结论:m^(6)A甲基化酶METTL3通过YTHDF2/AKT1/PPARγ通路调控人骨髓MSCs成脂分化过程。本研究为从肿瘤微环境角度寻找急性髓系白血病治疗新靶点提供了理论依据。

骨痹通消颗粒对激素型股骨头坏死人骨髓间充质干细胞成骨与成脂分化的影响

目的 探究骨痹通消颗粒对激素性股骨头坏死人骨髓间充质干细胞(h BMMSC)成骨与成脂分化的影响。方法 取激素性股骨头坏死患者骨髓,体外进行h BMMSC的培养,通过细胞形态学观察、成骨及成脂分化潜能来鉴定h BMMSC。以完培组(基础培养基+10%的胎牛血清)作为对照,采用CCK-8法测定1%、2%、5%、8%、10%体积分数的骨痹通消含药血清A组作用24 h后对细胞增殖的影响。细胞在96孔板的培养过程中,每孔加入地塞米松溶液0.52μl,以完培组(基础培养基+10%的胎牛血清)和损伤组(基础培养组+10%的胎牛血清+0.52μl地塞米松溶液)作为对照,采用CCK-8法测定2%、5%、8%体积分数的骨痹通消含药血清B组对激素环境中细胞活力的影响。以无激素诱导细胞作为对照组(基础培养基+10%的胎牛血清),将体外激素诱导的h BMMSC细胞分为模型组(基础培养基+10%的胎牛血清+10-5mol/L地塞米松溶液)、实验组(基础培养基+5%的骨痹通消含药血清+10-5mol/L地塞米松溶液)。茜素红染色试剂盒测定各组成骨分化后矿化结节的形成;油红O染色试剂盒测定各组成脂分化后脂滴的形成;RT-q PCR测定成脂相关标志基因PPARγ、C/EBP-α与Fabp4中m RNA的表达,Western blot检测成骨相关蛋白BMP-2、Runx2及β-catenin的蛋白表达含量。结果 原代细胞培养7 d后,可见梭形、纺锤形或多角形的贴壁细胞。第三代细胞生长均匀,平行排列,透光率好。成骨诱导21 d,细胞发生改变,局部细胞聚集,并有矿化结节产生,茜素红染色呈阳性;成脂诱导21 d,脂滴与油红O染液结合变为红色,油红O染色呈阳性。与完培组比较,10%体积分数的含药血清A组细胞活力下降(P<0.05)。与完培组比较,损伤组细胞活力下降(P<0.05);与损伤组比较,2%、5%、8%体积分数的含药血清B组细胞活力升高(P<0.05)。与对照组比较,模型组染色面积降低(P<0.05);与模型组比较,实验组中矿化结节与沉积升高,染色范围也更广(P<0.05)。与对照组比较,模型组细胞内脂质积累增多(P<0.05);与模型组比较,实验组较细胞内脂质积累降低(P<0.05)。与对照组比较,模型组PPARγ、C/EBP-α和Fabp4的表达量升高(P<0.01),与模型组比较,实验组PPARγ、C/EBP-α和Fabp4的表达量降低(P<0.05)。与对照组比较,模型组BMP-2、Runx2及β-catenin蛋白表达含量升高(P<0.01),与模型组比较,实验组BMP-2、Runx2及β-catenin蛋白表达含量降低(P<0.05)。结论 骨痹通消颗粒能够促进激素性股骨头坏死h BMMSC的增殖及其向成骨分化的能力,抑制成脂分化,为临床上防治激素性股骨头坏死提供了理论基础。

颌骨骨髓间充质干细胞成骨分化过程中线粒体功能变化的研究

背景线粒体对成骨分化起着关键调控作用,但颌骨骨髓间充质干细胞(jaw bone marrow mesenchymal stem cells,JBMMSCs)成骨分化过程中线粒体功能的变化尚不明确。目的探究JBMMSCs成骨分化过程中线粒体功能的变化。方法提取小鼠JBMMSCs进行培养并进行鉴定。采用第3代JBMMSCs接种于孔板内,设置为对照组、成骨诱导3 d组、成骨诱导7 d组;检测ATP含量和柠檬酸合酶活性;RT-qPCR检测线粒体功能相关标志物MFN1、MFN2、NRF1、PGC-1α的mRNA表达;Western blot分析线粒体功能相关标志物MFN1、MFN2、FIS1、COXⅣ的蛋白表达;JC-1染色评估线粒体膜电位。结果提取的JBMMSCs形态呈长梭形,具有三向分化潜能。与对照组相比,成骨诱导7 d时,ATP含量和柠檬酸合酶活性增加(P均<0.05);RT-qPCR结果表明,线粒体功能相关标志物MFN1、MFN2、NRF1、PGC-1α的mRNA表达上调(P<0.05);Western blot结果显示,MFN1、MFN2、FIS1、COXⅣ的蛋白表达上调(P均<0.05);JC-1染色结果证实,线粒体膜电位升高(P<0.05)。结论JBMMSCs成骨分化过程中线粒体功能相关标志物均表达上调,提示线粒体功能增强。