麦角甾苷促进大鼠骨折愈合及对骨形态发生蛋白/Runx2通路的影响

目的探讨麦角甾苷促进大鼠骨折愈合及对骨形态发生蛋白(BMP)/Runx2通路的影响。方法将72只雄性SD大鼠随机分为对照组、模型组、阳性组和麦角甾苷低、中、高剂量组,除对照组外,其余各组均制备大鼠胫骨骨折模型,造模后阳性组腹腔注射复方骨肽(5 mg/kg),麦角甾苷低、中、高剂量组腹腔注射麦角甾苷(20,40,80 mg/kg),对照组和模型组腹腔注射等量生理盐水。术后4,8周在各组大鼠中随机取6只进行X线摄片和骨生物力学检测,测定血清中碱性磷酸酶(ALP)和骨Gla蛋白(BGP)含量及骨痂组织中BMP、骨形态发生蛋白受体瘤基因(BMPRIB)、骨形态发生蛋白受体(BMPR)Ⅱ和Runx2 m RNA表达水平。结果给药4周后,阳性药组和麦角甾苷中、高剂量组大鼠骨折线完全消失,骨折应力和骨折碎力较模型组均明显上升,模型组骨折线模糊。给药8周后,阳性组和麦角甾苷各剂量组骨折完全愈合,骨折应力和骨折碎力恢复正常;模型组骨折线消失,骨痂减少。给药4周后,阳性组和麦角甾苷各剂量组ALP和BGP含量,BMP,BMPRIB,BMPRⅡ和Runx2 m RNA相对表达水平较模型组明显上升(P <0. 05);给药8周后,模型组、阳性组和麦角甾苷各剂量组ALP和BGP含量,BMP,BMPRIB,BMPRⅡ和Runx2 m RNA相对表达水平较对照组均明显下降(P <0. 05),但均仍明显高于模型组(P <0. 05);各麦角甾苷剂量组反应呈剂量依赖性。结论麦角甾苷具有明显促进骨折愈合作用,其机制可能与激活BMP/Runx2通路有关。

内皮细胞特异性骨形态发生蛋白2对血管新生的影响:生物信息学分析和实验验证

背景:血管新生是心血管疾病的主要干预靶点,骨形态发生蛋白2具有调控血管新生作用,但内皮细胞特异性骨形态发生蛋白2对血管新生的调控作用不清楚。目的:探讨内皮细胞特异性骨形态发生蛋白2对血管新生的影响。方法:(1)生物信息学分析:通过Panglao DB公共基因表达数据库单细胞转录组荟萃分析观察骨形态发生蛋白2细胞群表达丰度和定位。血管新生小鼠和内皮(心内膜)过表达骨形态发生蛋白2小鼠转录组测序数据集探索内皮细胞骨形态发生蛋白2对血管新生信号通路的调控作用。(2)体内实验验证:建立小鼠后肢缺血模型,对比模型小鼠患侧与健侧缺血后肢7,14和21 d血流灌注情况,免疫荧光和免疫组织化学染色评估小鼠骨形态发生蛋白2和CD31的表达定位情况。(3)体外实验验证:体外培养人脐静脉内皮细胞,分为对照组、缺氧组和骨形态发生蛋白2抑制剂(Noggin蛋白)干预组,培养24 h,观察各组内皮细胞血管新生情况。结果与结论:(1)内皮细胞是表达骨形态发生蛋白2的重要细胞亚群,在血管新生内皮细胞和骨形态发生蛋白2过表达内皮细胞转录组再分析均发现骨形态发生蛋白2表达明显升高,血管新生通路明显激活。(2)缺血7 d小鼠新生血管周围骨形态发生蛋白2阳性血管明显增加(P<0.05),缺血2周骨形态发生蛋白2阳性血管明显减少(P<0.001)。(3)体外培养人脐静脉内皮细胞,缺氧干预后,内皮细胞迁移能力和血管出芽明显增加,血管新生因子血管内皮生长因子和血小板衍生生长因子的表达明显升高,Noggin明显减少了缺氧诱导的内皮细胞血管新生(P<0.001),并下调血管内皮生长因子和血小板衍生生长因子的表达(P<0.01)。(4)结果证实,内皮细胞特异性骨形态发生蛋白2具有调控血管新生作用,靶向性内皮细胞骨形态发生蛋白2可望改善血管新生。

骨形态发生蛋白/Wnt信号通路调控成骨:揭示骨骼形成和重塑的分子机制

背景:成骨细胞是负责骨骼形成和重塑的主要细胞类型,其功能的正常发挥受到多种信号通路的精密调控,其中,骨形态发生蛋白和Wnt信号通路在成骨过程中起着关键作用。目的:综述了骨形态发生蛋白/Wnt信号通路在调控成骨细胞功能中的作用,并分析其在不同生理和病理条件下的变化,以期进一步揭示骨骼形成和重塑的分子机制。方法:以中文检索词“BMP信号通路,Wnt信号通路,成骨”及英文检索词“BMP signaling pathway,Wnt signaling pathway,osteogenesis”在中国知网、万方和PubMed数据库中检索研究原著,检索时限为各数据库建库至2023年6月的相关文献,最终筛选61篇文献进行分析总结。采用文献综述的方法,对骨形态发生蛋白/Wnt信号通路调控成骨作用的研究进行梳理和分析。结果与结论:①骨形态发生蛋白和Wnt信号通路在成骨细胞的分化、增殖和成熟过程中发挥重要作用。骨形态发生蛋白信号通路主要通过激活Smad蛋白来调控成骨相关基因的表达,Smad蛋白被激活后进入细胞核,调控与成骨相关的基因表达,与骨形态发生蛋白不同,Wnt信号通路主要依赖于β-catenin的激活来发挥生物学效应。②不同生理和病理状态下,骨形态发生蛋白/Wnt信号通路的调控作用会受到多种因素的影响。生长因子及激素及机械应力等会在一定程度上影响骨形态发生蛋白/Wnt信号通路的活性。③骨形态发生蛋白/Wnt信号通路在调控成骨过程中与其他信号通路相互作用,共同构成复杂的调控网络。④中药和天然化合物可以通过调控信号通路来促进骨骼健康,为中药治疗骨骼疾病提供了新的可能性。⑤未来研究可进一步探讨骨形态发生蛋白/Wnt信号通路与其他信号通路的相互作用以及其在不同生理和病理条件下的变化,解析此复杂网络中的关键节点和调控机制,为骨骼相关疾病的治疗提供更精确的靶点,也为揭示骨骼形成和重塑的分子机制提供新的思路。

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。

沉默微小RNA-378靶向调节骨形态发生蛋白2/母亲DPP同源物4信号通路对大鼠胫骨骨折愈合的影响实验研究

目的:探究沉默微小RNA-378(miR-378)靶向调节骨形态发生蛋白(BMP)2/母亲DPP同源物(Smad)4信号通路对大鼠胫骨骨折愈合的影响。方法:对38只大鼠建立胫骨骨折模型,另取18只正常大鼠作为假手术组。选取胫骨骨折模型造模成功大鼠中的8只作为造模组,假手术组中的8只作为对照组。实时荧光定量PCR(RT-qPCR)检测造模组胫骨骨折部位骨组织及对照组相同部位正常骨组织miR-378与BMP2、Smad4 mRNA表达。将30只胫骨骨折模型大鼠随机分为模型组、空载质粒组和miR-378沉默组,每组10只。空载质粒组、miR-378沉默组分别经尾静脉注射1μg空载质粒或miR-378小干扰RNA(siRNA)质粒;模型组和剩余10只假手术组大鼠经尾静脉注射0.9%氯化钠溶液1μg;每2天注射1次,连续干预30 d。利用X线观察各组大鼠胫骨骨折愈合情况并进行骨折愈合评分(Lane-Sandhu评分)。采用酶联免疫吸附法检测各组血清炎症因子和骨钙素(OC)、碱性磷酸酶(ALP)水平。采用HE染色观察各组骨组织形态学变化。采用RT-qPCR检测各组骨组织miR-378与BMP2、Smad4 mRNA表达。采用蛋白印迹检测各组骨组织BMP2、Smad4蛋白表达。结果:造模组骨组织miR-378表达水平高于对照组,BMP2、Smad4 mRNA表达水平低于对照组(均P<0.05)。假手术组大鼠骨组织结构清晰;模型组和空载质粒组骨折线清晰,无骨痂出现,骨组织结构严重破坏,仅有少量成骨细胞生成;miR-378沉默组骨折线模糊,出现骨痂,骨组织破坏程度得到缓解并有大量成骨细胞生成。与假手术组比较,模型组血清肿瘤坏死因子(TNF)-α、白细胞介素(IL)-1β、OC、ALP及骨组织miR-378表达水平升高,BMP2、Smad4 mRNA和蛋白表达水平降低(均P<0.05)。与模型组和空载质粒组比较,miR-378沉默组Lane-Sandhu评分、OC、ALP水平,以及BMP2、Smad4 mRNA和蛋白表达水平升高,血清TNF-α、IL-1β及骨组织miR-378表达水平降低(均P<0.05)。结论:沉默miR-378可能通过靶向激活BMP2/Smad4信号通路减轻胫骨骨折大鼠炎症反应,促进成骨细胞生成,加快大鼠骨折部位的愈合。

机械离心力对成骨细胞骨形态发生蛋白信号通路中Runx-2 mRNA的影响

背景:机械力对成骨细胞生理活动存在一定影响,Runx-2是骨形态发生蛋白信号的靶目标,是调节成骨细胞分化的重要因子,骨形态发生蛋白信号转导通路参与了成骨细胞对机械离心力刺激的生理响应过程。目的:观察不同转速及时间作用下,机械离心力对成骨细胞骨形态发生蛋白信号通路的影响。方法:将MC3T3-E1细胞用含体积分数10%胎牛血清的DMEM培养基预处理24 h后,分为对照组,90 r/min组、180 r/min及250 r/min组,每组再分为离心6,12,24 h亚组,给予不同转速离心力和相同转速不同时间的刺激,重复实验3次。对照组同步置于除离心外相同的环境中。提取总RNA,并反转录为cDNA,通过实时荧光定量PCR检测Runx2基因表达情况。结果与结论:随着加力时间的延长,Runx2 mRNA的表达增加,二者成正相关,转速为180 r/min组的Runx2mRNA表达明显高于90 r/min组和250 r/min组(P<0.01);90 r/min组和250 r/min组Runx2 mRNA的表达均高于对照组(P=0.039),且都随时间延长差异明显。结果可见离心力大小和离心持续时间不同对成骨细胞骨形态发生蛋白信号通路的生理响应不同,该通路在对力学信号引起的信息传递级联反应中起重要作用。

脂肪间充质干细胞过表达骨形态发生蛋白2促进骨质疏松大鼠牙槽骨缺损修复

背景:颌骨在骨质疏松症中最容易受累,脂肪间充质干细胞和骨形态发生蛋白2具有促进骨质疏松症骨再生的效果,然而骨形态发生蛋白2修饰的脂肪间充质干细胞对骨质疏松症牙槽骨缺损的修复作用鲜有报道。目的:探究过表达骨形态发生蛋白2的脂肪间充质干细胞对骨质疏松大鼠牙槽骨缺损的修复作用。方法:①将过表达骨形态发生蛋白2基因的慢病毒感染大鼠脂肪间充质干细胞,通过检测绿色荧光蛋白和骨形态发生蛋白2表达进行鉴定;②切除卵巢建立骨质疏松大鼠模型,于上颌两侧第一磨牙位置制备3 mm×3 mm×3 mm的圆柱形缺损;③假手术组和骨质疏松组大鼠植入明胶海绵,脂肪间充质干细胞组植入空载体慢病毒感染的脂肪间充质干细胞与明胶海绵复合体,过表达骨形态发生蛋白2的脂肪间充质干细胞组植入过表达骨形态发生蛋白2的脂肪间充质干细胞与明胶海绵复合体,1个月后进行相关指标检测。结果与结论:①脂肪间充质干细胞组和过表达骨形态发生蛋白2的脂肪间充质干细胞组转染效率均达到70%以上;与脂肪间充质干细胞组相比,过表达骨形态发生蛋白2的脂肪间充质干细胞组骨形态发生蛋白2蛋白表达水平明显升高(P<0.05);②假手术组骨缺损区可见大量新骨生成;与假手术组相比,骨质疏松组有少量新骨生成,新骨面积明显减小,碱性磷酸酶、骨钙素及骨形态发生蛋白2 mRNA和蛋白水平明显降低;与骨质疏松组相比,脂肪间充质干细胞组和过表达骨形态发生蛋白2的脂肪间充质干细胞组有大量新骨生成,新骨面积明显增加,碱性磷酸酶、骨钙素及骨形态发生蛋白2 mRNA和蛋白水平明显升高,且过表达骨形态发生蛋白2的脂肪间充质干细胞组优于脂肪间充质干细胞组(均P<0.05);③结果表明,骨形态发生蛋白2在骨质疏松大鼠牙槽骨表达较少,过表达骨形态发生蛋白2的脂肪间充质干细胞能够促进骨质疏松大鼠牙槽骨缺损的成骨再生。

激素性股骨头坏死患者微小核糖核酸、骨形态发生蛋白-2、1型纤溶酶原激活物抑制剂表达水平及其临床意义

目的探讨激素性股骨头坏死患者血清微小核糖核酸-672-5p(miR-672-5p)、微小核糖核酸-29b(miR-29b)、骨形态发生蛋白-2(BMP-2)、1型纤溶酶原激活物抑制剂(PAI-1)表达水平及其对激素性股骨头坏死的预测价值。方法选取2020年3月至2023年3月河南科技大学第一附属医院收治的116例激素性股骨头坏死患者作为病例组,根据国际骨循环研究会(ARCO)分期标准将其分为Ⅰ期组(41例)、Ⅱ期组(30例)和Ⅲ期组(45例),另选本院同期125例健康体检者作为对照组。比较病例组和对照组及不同ARCO分期激素性股骨头坏死患者血清miR-672-5p、miR-29b、BMP-2、PAI-1水平,利用受试者工作特征(ROC)曲线分析各指标的预测价值。结果病例组患者的血清miR-672-5p、miR-29b、PAI-1水平高于对照组,血清BMP-2水平低于对照组,组间差异有统计学意义(P<0.05)。Ⅲ期组患者血清miR-672-5p、miR-29b、PAI-1水平高于Ⅱ期组和Ⅰ期组,Ⅱ期组高于Ⅰ期组(P<0.05);Ⅲ期组患者血清BMP-2水平低于Ⅱ期组和Ⅰ期组,Ⅱ期组低于Ⅰ期组(P<0.05)。激素性股骨头坏死患者血清miR-672-5p、miR-29b、PAI-1水平与ARCO分期呈正相关,BMP-2与ARCO分期呈负相关(P<0.05)。ROC曲线分析结果显示,血清miR-672-5p、miR-29b、BMP-2、PAI-1预测激素性股骨头坏死的AUC值均大于0.8(P<0.05),表明均具有较高的预测激素性股骨头坏死的效能。结论激素性股骨头坏死患者血清miR-672-5p、miR-29b、PAI-1呈高表达,而血清BMP-2呈低表达,四者均具有较高的预测激素性股骨头坏死的效能。

包封骨形态发生蛋白2的不同相对分子质量聚乳酸-聚乙醇酸共聚物微囊促进成骨效果的研究

目的 探索不同相对分子质量聚乳酸-聚乙醇酸共聚物(PLGA)微囊包封骨形态发生蛋白2 (BMP-2)对成骨细胞骨形成能力的影响。方法 用双通道微量注射泵制备包封BMP-2的2种相对分子质量(12 000和30 000)的PLGA微囊。用光学显微镜及扫描电子显微镜(SEM)观察微囊形态结构;磷酸盐缓冲溶液浸泡法表征微囊缓释性能;细胞Calcein-AM/PI染色及CCK-8法检测微囊细胞相容性;Transwell迁移实验检测包封BMP-2的微囊作用48 h对MC3T3-E1细胞的趋化作用;碱性磷酸酶活力测定、茜素红染色法检测微囊作用MC3T3-E1细胞后对细胞骨形成能力的影响。结果 2种相对分子质量的微囊均表面光滑,具有良好的细胞相容性。相对分子质量12 000的微囊的趋化作用最佳。相对分子质量30 000的微囊较相对分子质量12 000的微囊缓释时间长,且初始爆发量减少了约25%。成骨诱导14、21 d后,相对分子质量30 000的微囊形成的钙沉积结节较相对分子质量12 000的微囊多。结论 本研究通过调控PLGA的相对分子质量控制BMP-2的释放,发现相对分子质量30 000的微囊能够更好地诱导MC3T3-E1细胞的长期骨形成能力。

雷奈酸锶通过骨形态发生蛋白-2/Smad通路促进骨髓间充质干细胞成骨分化

目的探讨骨形态发生蛋白-2（BMP-2）/Smad通路在雷奈酸锶（Sr）促进大鼠骨髓间充质干细胞（BMSCs）分化为成骨细胞过程中的作用。方法体外分离培养大鼠BMSCs,根据实验目的加入不同浓度Sr、BMP-2的拮抗剂noggin及Smad1小干扰RNA（SiRNA）。酶标法检测碱性磷酸酶（ALP）活性,茜素红染色检测钙结节,Western blotting法检测磷酸化Smad1/5/8及Runt相关转录因子-2（Runx2）蛋白的表达。结果应用0.1~10 mmol/L Sr处理BMSCs细胞1 h后,细胞内磷酸化Smad1/5/8表达增高,其中浓度为1 mmol/L时,表达达到高峰;在Sr处理BMSCs前,应用BMP-2拮抗剂noggin预处理细胞2 h能抑制Sr对磷酸化Smad1/5/8表达的上调作用;应用0.1~5 mmol/L Sr处理细胞6 h后,细胞内Runx2表达增高,其中浓度为1 mmol/L时,表达达到高峰;在Sr处理BMSCs前,应用Smad1 SiRNA转染细胞后能下调Smad1/5/8、磷酸化Smad1/5/8的表达,并抑制Sr对Runx2表达的上调作用,还拮抗Sr对ALP活性及钙化结节形成的促进作用。结论 BMP-2/Smad通路参与了Sr促进BMSCs成骨分化。

含重组人碱性成纤维细胞生长因子和重组人骨形态发生蛋白-2骨水泥在骨质疏松性腰椎压缩性骨折治疗的应用价值

目的:探讨含重组人碱性成纤维细胞生长因子(recombinant human basic fibroblast growth factor,rhbFGF)和重组人骨形态发生蛋白-2(recombinant human bone morphogenetic protein-2,rhBMP-2)骨水泥在骨质疏松性腰椎压缩性骨折(osteoporotic vertebral compression fracture,OVCF)患者经皮椎体后凸成形术(percutaneous kyphoplasty,PKP)治疗的应用价值。方法:回顾性分析2018年1月至2021年1月收治的103例行PKP手术治疗的OVCF患者,男40例,女63例;年龄61~78(65.72±3.29)岁。受伤原因:滑倒33例,跌倒42例,提重物受伤28例。根据填充骨水泥不同分为3组:磷酸钙组34例,男14例,女20例,年龄(65.1±3.3)岁,填充磷酸钙骨水泥;rhBMP-2组34例,男12例,女22例,年龄(64.8±3.2)岁,填充含rhBMP-2的骨水泥;rhbFGF+rhBMP-2组35例,男14例,女21例,年龄(65.1±3.6)岁,填充含rhbFGF和rhBMP-2的骨水泥。比较3组Oswestry功能障碍指数(Oswestry dysfunction index,ODI)、骨密度、椎体前缘丢失高度、伤椎前缘压缩率、疼痛视觉模拟评分(visual simulation score,VAS)及再骨折发生率。结果:所有患者获得12个月随访。3组术后ODI、VAS呈下降(P<0.001),骨密度增高(P<0.001),椎体前缘丢失高度、伤椎前缘压缩率呈先下降后缓慢上升趋势(P<0.001),rhbFGF+rhBMP-2组术后第1、6、12个月ODI、VAS均低于rhBMP-2组和磷酸钙组(P<0.05),术后第6、12个月骨密度大于rhBMP-2组和磷酸钙组(P<0.05)。rhbFGF+rhBMP-2组术后第6、12个月椎体前缘丢失高度、伤椎前缘压缩率均低于rhBMP-2组和磷酸钙组(P<0.05)。3组再骨折发生率比较差异无统计学意义(P>0.05)。结论:含rhbFGF和rhBMP-2骨水泥可更有效地增加OVCF患者骨密度,获得术后满意的临床和放射学效果,显著改善临床症状。

骨形态发生蛋白及相关信号通路对骨科疾病发生发展影响的研究进展

骨形态发生蛋白(BMP)是转化生长因子β(TGF-β)超家族成员之一,是多功能细胞因子。BMP及相关信号通路与成骨细胞分化、软骨细胞分化、软骨形成、骨形成、骨稳态及由于TGF-β/BMP信号转导破坏所引起的骨疾病(骨不连、进行性骨纤维发育不良、骨质疏松、骨关节炎、类风湿关节炎、骨肿瘤、肌腱疾病等)息息相关。因此,调控TGF-β/BMP信号转导的平衡有望成为防治骨科疾病的靶点。

骨形态发生蛋白2介导同型半胱氨酸促进血管钙化

背景:高同型半胱氨酸血症与血管钙化之间存在一定的内部联系。但是,目前有关高同型半胱氨酸血症促进血管钙化的发病机制还不清楚。目的:探讨骨形态发生蛋白2在高同型半胱氨酸血症诱导血管钙化中的作用。方法:人颈动脉蜡块标本根据有无钙化斑块分为钙化组(n=29)与非钙化组(n=13)。16只ApoE-/-小鼠随机分为对照组和高同型半胱氨酸血症组,每组8只。骨形态发生蛋白2转染大鼠胸大动脉平滑肌A7r5细胞,然后应用梯度浓度同型半胱氨酸(50,100,200,400μmol/L)干预A7r5细胞。茜素红染色和苏木精-伊红染色法检测钙化反应,免疫荧光法检测骨形态发生蛋白2与Runt相关转录因子2相互作用关系,免疫组化法和Western blot检测骨形态发生蛋白2、Runt相关转录因子2、α-平滑肌肌动蛋白的表达。结果与结论:①人体颈动脉组织染色显示,与非钙化组比较,钙化组炎性细胞增多,钙化阳性率增加(P<0.05);与非钙化组比较,钙化组骨形态发生蛋白2和Runt相关转录因子2表达量均上调,α-平滑肌肌动蛋白表达量下降(P均<0.05);②小鼠动脉标本染色显示,高同型半胱氨酸血症组钙化面积阳性率高于对照组(P<0.05);高同型半胱氨酸血症组血清同型半胱氨酸水平明显高于对照组(P<0.05);与对照组比较,高同型半胱氨酸血症组骨形态发生蛋白2和Runt相关转录因子2表达量均上调,α-平滑肌肌动蛋白表达量下降(P均<0.05);③A7r5细胞培养分析,随着同型半胱氨酸浓度梯度增加,A7r5细胞钙化程度、骨形态发生蛋白2和Runt相关转录因子2的蛋白表达增加(P<0.05),α-平滑肌肌动蛋白的蛋白表达降低(P<0.05);④过表达骨形态发生蛋白2的A7r5细胞培养分析,骨形态发生蛋白2过表达组较相对应的对照组、β-甘油磷酸钠组和同型半胱氨酸组钙化程度增加;Runt相关转录因子2表达上调(P<0.05),α-平滑肌肌动蛋白表达下调(P<0.05);⑤同型半胱氨酸钙化培养基培养的骨形态发生蛋白2过表达A7r5细胞中骨形态发生蛋白2表达量增加,且Runt相关转录因子2表达量随骨形态发生蛋白2表达量增加而增加;⑥结果表明,骨形态发生蛋白2是高同型半胱氨酸血症调控平滑肌细胞表型转化导致血管钙化的关键靶基因。靶向调控骨形态发生蛋白2可降低高同型半胱氨酸诱导的血管钙化。

骨形态发生蛋白2信号通路与骨发生发育及损伤修复

背景:骨形态发生蛋白在骨形成过程中、骨折愈合后以及骨质破坏后骨诱导方面起着重要作用,它可以作为启动调节因子和别的信号通路共同促进新骨形成。内源性骨形态发生蛋白2的调节可以作为未来骨修复领域的一个新的靶点。目的:通过分析和总结1988年以来骨形态发生蛋白信号传导通路在软骨内成骨、维持成人骨骼生长发育中的作用机制,探索骨形态发生蛋白信号通路在骨的发育以及损伤修复中的作用。方法:分别以"骨形态发生蛋白、软骨内成骨、骨修复","bonereduction"为检索词,应用计算机检索重庆维普(VIP)期刊全文数据库及PubMed数据库1998年1月至2009年12月有关文章。纳入有关骨形态发生蛋白信号通路及其作用的文献。排除与研究目的无关和内容重复者。保留34篇文献做进一步分析。结果与结论:骨形态发生蛋白信号通路诱导骨再生潜能在脊柱外科手术、骨折后愈合以及骨破坏后骨诱导等诸多领域成为研究热点。在骨形成过程中,骨形态发生蛋白也作为启动调节因子和别的信号通路相互影响共同促进新骨形成,出生后,骨形态发生蛋白也参与骨骼动态平衡的维持。在骨的微环境中,骨形态发生蛋白和其他影响骨质动态平衡的信号通路共同为诱导骨形成的合成代谢疗法提供了一个新靶点,这为骨修复时骨形态发生蛋白控制新骨的形成提供了一个新的思路。

神经肽P物质及骨形态发生蛋白信号通路在ST2细胞成骨分化过程中的作用

目的探讨神经肽P物质(SP)在ST2细胞(小鼠骨髓间充质干细胞)成骨分化过程中的作用及机制,以期为颞下颌关节骨关节炎的治疗提供依据。方法对第3代ST2细胞分别用0、10-10、10-8、10-6、10-5 mol·L-1 SP培养,24、48、72 h后采用CCK-8实验检测细胞增殖情况。以10-6 mol·L-1 SP培养第3代ST2细胞1、3、5、7 d后,采用酶联免疫吸附试验(ELISA)检测上清液中碱性磷酸酶(ALP)、Ⅰ型胶原蛋白(CollaⅠ)和骨钙素(OCN)的表达,免疫荧光染色检测细胞ALP活性。分别用SP、Noggin(骨形态发生蛋白信号通路抑制剂)、SP+Noggin和2%胎牛血清培养ST2细胞,采用ELISA法检测上清液中ALP、CollaⅠ和OCN的表达。结果 CCK-8结果显示,24、48、72 h时均以10-6 mol·L-1 SP促进ST2细胞增殖活性最为明显(P<0.01)。ELISA结果显示,ALP表达在5 d时较对照组差异最为明显(P<0.01),CollaⅠ和OCN的表达在7 d时较对照组差异最为明显(P<0.05);免疫荧光结果显示,ALP活性在5 d时最强;加入抑制剂Noggin后,ALP、CollaⅠ和OCN表达量均降低。结论 SP可促进ST2细胞增殖和成骨分化,骨形态发生蛋白信号通路可能参与了此过程。

骨形态发生蛋白2在小儿颅骨缺损自行修复中的作用

颅脑外伤在小儿各类外伤中占据首位。去骨瓣减压术为神经外科常见减少颅内压的手术方式,颅骨缺失会导致患儿脑组织缺少颅骨保护,颅骨作为脑组织最直接的保护屏障,若缺损不及时修补会因体位、情绪和腹压等会导致脑组织在颅内发生移动,从而造成脑穿通性畸形、癫痫发作和脑变性萎缩等疾病。小儿有好动、依从性差、自我保护能力差等特点,更容易形成二次伤害。小儿处于生长发育期,缺乏颅骨的保护,颅脑容易受到二次伤害,还会影响患儿神经系统的正常发育,造成患儿智力低下,神经系统发育不完善等相关并发症,所以重建颅骨的完整对患儿的生长发育至关重要。未成熟硬脑膜对颅骨的发育和缺损修复有重要作用,2岁以下的儿童能够修复巨大的颅骨缺损,而成年人则缺乏这种内源性能力。幼龄动物骨缺损中骨形态发生蛋白2(BMP2)上调,表明BMP2在骨组织再生中具有重要作用。许多生物调节因子可调控BMP2的活性。该综述就BMP2在小儿颅骨缺损修复中的研究现状做总结。

中等强度运动对去卵巢大鼠骨质疏松及骨形态发生蛋白2信号通路的影响

目的探讨中等强度运动对去卵巢大鼠骨密度、骨质代谢、骨生物力学及骨形态发生蛋白2(BMP-2信号通路的影响。方法将24只成年雌性SD大鼠随机分为假手术组、手术组与运动组,每组8只,假手术组仅切除双侧卵巢周围脂肪组织,手术组、运动组摘除双侧卵巢,摘除卵巢1周后运动组进行中等强度运动训练,共训练12周。12周后,进行股骨骨密度、生物力学、骨代谢、组织学检测,Western blotting检测股骨组织BMP-2、Runt相关转录因子2(Runx2)、Osterix及Smad1/5/8蛋白表达。结果手术组、运动组血钙、血磷、血抗酒石酸酸性磷酸酶(TRACP)浓度高于假手术组(P <0. 05),而运动组上述指标低于手术组(P <0. 05)。手术组和运动组骨密度低于假手术组(P <0. 05),而运动组高于手术组(P <0. 05)。手术组和运动组骨组织生物力学性能低于假手术组(P <0. 05),而运动组高于手术组(P <0. 05)。组织学显示,运动组骨质疏松程度轻于手术组,骨组织内BMP-2表达量多于手术组。手术组和运动组BMP-2、Runx2、Osterix及Smad1/5/8蛋白表达低于假手术组(P <0. 05),而运动组上述蛋白表达高于手术组(P <0. 05)。结论中等强度运动可改善去卵巢大鼠股骨的骨密度、生物力学性能与骨代谢,这一作用可能与BMP-2信号通路有关。

磷酸钙复合重组人骨形态发生蛋白2修复和重建胫骨感染性骨缺损

背景:尽管Masquelet技术在临床的应用取得了广泛成功,但目前优化该技术各个环节的研究仍在不断开展,其中加快植骨后骨愈合速度、缩短骨愈合时间是医生关注的焦点。目的:观察磷酸钙复合重组人骨形态发生蛋白2材料修复胫骨感染性骨缺损的效果。方法:选择2017年6月至2022年6月简阳市人民医院收治的感染性胫骨缺损患者31例,均接受Masquelet技术分期治疗,二期手术根据植骨材料的不同分为对照组(n=15)与研究组(n=16),对照组植入异体骨/自体骨颗粒,研究组植入磷酸钙复合重组人骨形态发生蛋白2/自体骨颗粒。二期术后6个月,检测患者外周血白细胞数、C-反应蛋白、血沉等炎性指标,记录影像学骨愈合时间、骨愈合X射线评分、骨缺损愈合分级和邻近关节功能,观察是否存在钉道感染、植入吸收、取骨区疼痛、感染等情况。结果与结论:①两组患者二期术后6个月外周血白细胞计数、血沉、C-反应蛋白水平均低于一期术前(P<0.05),两组间各指标比较差异无显著性意义(P>0.05);②研究组骨愈合时间短于对照组(P<0.05);③研究组患者二期术后6个月的骨愈合X射线评分高于对照组(P<0.05),骨缺损愈合优良率与邻近关节功能优良率均高于对照组(P<0.05);两组间感染复发率与并发症发生率比较差异均无显著性意义(P>0.05);④结果表明,Masquelet技术二期术中应用磷酸钙复合重组人骨形态发生蛋白2治疗胫骨感染性骨缺损的愈合效果良好、安全性高。

胶原结合域-骨形态发生蛋白2-胶原软骨支架制备及其成软骨诱导

背景:天然骨形态发生蛋白2在体内弥散和降解速度较快,降低了局部浓度和治疗效果,单纯将骨形态发生蛋白2与组织工程支架复合后不能在体内长期停留,无法达到良好的缓控释效果。目的:制备并检测胶原结合域-骨形态发生蛋白2-胶原软骨支架的生物性能及成软骨诱导效果。方法:提取SD大鼠鼠尾胶原,采用真空冷冻干燥及化学交联法制备胶原软骨支架。通过快速克隆C112-同源重组法构建表达胶原结合域-骨形态发生蛋白2质粒,通过基因工程构建并导入大肠杆菌,分离纯化胶原结合域-骨形态发生蛋白2。将天然骨形态发生蛋白2与胶原结合域-骨形态发生蛋白2分别与胶原软骨支架结合,检测支架中骨形态发生蛋白2释放水平,采用CCK-8法及F-Actin染色法检测胶原结合域-骨形态发生蛋白2-胶原软骨支架的生物相容性;将骨髓间充质干细胞分别种植在两种胶原软骨支架上进行成软骨诱导,检测其成软骨诱导活性。结果与结论:①胶原结合域-骨形态发生蛋白2与胶原软骨支架的结合率高于天然骨形态发生蛋白2(P<0.05);体外浸泡于PBS中7 d,胶原结合域-骨形态发生蛋白2-胶原软骨支架中骨形态发生蛋白2的释放量小于天然骨形态发生蛋白2-胶原软骨支架(P<0.05);CCK-8实验及F-Actin染色结果显示,胶原结合域-骨形态发生蛋白2-胶原软骨支架无明显细胞毒性,具有良好的生物相容性;②成软骨诱导14 d后的ELISA检测显示,胶原结合域-骨形态发生蛋白2-胶原软骨支架组聚集蛋白聚糖、Ⅱ型胶原蛋白A1的表达均高于天然骨形态发生蛋白2-胶原软骨支架组(P<0.05);扫描电镜下可见,两组支架孔隙内壁上均可见较多骨髓间充质干细胞贴附生长,细胞形态及大小一致,排列紧密,未出现细胞碎裂或形态异常;③结果表明,胶原结构域-骨形态发生蛋白2-胶原软骨支架具有良好的生物性能及成软骨诱导活性。

重组人骨形态发生蛋白-2用于骨壁缺损拔牙位点保存的效果

目的:评价重组人骨形态发生蛋白-2(recombinant bone morphogenetic proteinrh-2,rhBMP-2)用于骨壁缺损拔牙位点保存的临床效果。方法:2019年2月~2023年1月将符合条件的142例患者随机分组,A组使用rhBMP-2+胶原蛋白海绵填充拔牙窝,B组使用胶原蛋白海绵,C组不使用移植物。于拔牙后18周、24周开展种植手术,并编为A1、A2;B1、B2;C1、C2组,种植术中发现有牙槽嵴顶骨缺损的病例测量牙槽嵴缺损的最大近远中径(L)、颊舌径(W)及深度(H),计算体积(V)值(V=L×W×H);无牙槽骨顶骨缺损的病例取种植窝骨块进行组织学分析。结果:A1、A2组牙槽嵴顶骨缺损的发生频率分别为:0.32、0.14;B1、B2组分别为:0.75、0.43;C1、C2组分别为:0.72、0.37。A1B1组间、A2B2组间、A1C1组间及A2C2组间V值差异有统计学意义(P<0.05)。A1B1组间及A1C1组间新生骨占比差异有统计学意义(P<0.05)。结论:rhBMP-2用于骨壁缺损的拔牙位点保存可缩短成骨时间(18周),减少不良愈合的发生,为后期种植手术的开展创造更有利的骨条件。