塞来西布通过骨形态发生蛋白/Smad信号通路对胫骨骨折大鼠骨折愈合影响的实验研究

目的探讨塞来昔布通过骨形态发生蛋白(bone morphogenetic proteins,BMP)/Smad信号通路对胫骨骨折大鼠疼痛评分和骨折愈合的影响。方法将48只SD大鼠分为对照组、模型组、塞来昔布低剂量组和塞来昔布高剂量组,每组12只。模型组、塞来昔布低剂量和塞来昔布高剂量组建立胫骨骨折模型。塞来昔布低剂量和塞来昔布高剂量组的灌胃剂量分别为4 mg/(kg·d)和8 mg/(kg·d),连续4周。采用von Frey纤维细丝实验测量机械性痛阈。应用Micro-CT评估骨折愈合情况。采用酶联免疫吸附试验(enzyme linked immunosorbent assay,ELISA)检测血清疼痛介质和炎症细胞因子。采用定量聚合酶链反应(quantitative polymerase chain reaction,qPCR)和Western blot检测骨痂中BMP/Smad信号通路水平。结果建模前4组大鼠痛阈比较,差异无统计学意义(P>0.05)。干预后,模型组痛阈显著低于对照组[(5.14±1.32)g比(13.05±0.76)g],差异有统计学意义(P<0.05),塞来昔布低剂量组[(9.28±1.45)g]和塞来昔布高剂量组[(11.35±1.21)g]痛阈显著高于模型组,塞来昔布高剂量组显著高于低剂量组,差异均有统计学意义(P<0.05)。模型组IL-6[(16.77±2.86)pg/ml]和TNF-α[(22.73±1.57)pg/ml]水平显著高于对照组,塞来昔布低剂量组的IL-6[(10.54±1.24)pg/ml]和TNF-α[(13.87±1.28)pg/ml]水平显著低于模型组,塞来昔布高剂量组的IL-6[(7.74±1.05)pg/ml]和TNF-α[(10.13±1.17)pg/ml]水平显著低于塞来昔布低剂量组,差异均有统计学意义(P<0.05)。模型组5-羟色胺[(431.26±45.89)pg/ml]和P物质[(18.81±2.05)ng/ml]水平显著高于对照组,塞来昔布低剂量组的5-羟色胺[(334.75±34.56)pg/ml]和P物质[(13.97±1.54)ng/ml]水平显著低于模型组,塞来昔布高剂量组的5-羟色胺[(285.29±30.75)pg/ml]和P物质[(10.32±1.10)ng/ml]水平显著低于塞来昔布低剂量组,差异均有统计学意义(P<0.05)。塞来昔布低剂量组和模型组的骨痂体积显著高于塞来昔布高剂量组[(69.47±6.92)mm;、(55.42±5.81)mm3、(44.15±5.46)mm3],且模型组骨痂体积高于塞来昔布高剂量组,差异均有统计学意义(P<0.05)。模型组和塞来昔布低剂量组的BMP2 mRNA和Smad4 mRNA水平比较,差异无统计学意义(P>0.05),但均显著高于对照组和塞来昔布高剂量组(P<0.05),塞来昔布高剂量组BMP2蛋白和Smad4蛋白水平显著低于模型组和塞来昔布低剂量组,差异有统计学意义(P<0.05)。结论塞来昔布能有效抑制胫骨骨折大鼠的炎症反应和疼痛,但高剂量塞来昔布也可能通过抑制BMP/Smad通路抑制骨痂的形成,影响骨折的愈合。

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。

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。

骨形态发生蛋白信号传导与骨关节炎

尽管骨关节炎(OA)的全球患病率迅速上升,但是改变疾病进展的治疗方法仍然未被完全明确。最近,研究者发现了远端增殖区(DPZ),这是一个双潜能增殖细胞的区域,受骨形态发生蛋白(BMP)信号的影响。这项动物研究评估了在关节软骨内BMP信号诱导的短暂软骨分化是否为OA发病机制的分子基础。

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5对肝癌细胞生物学行为的影响及机制

目的 探究骨形态发生蛋白5(BMP5)对人肝癌细胞生物学行为的影响及机制。方法 将正常人肝细胞系L02与人肝癌细胞系Hep3B、Huh7置于37℃、5%CO_(2)细胞培养箱中培养,采用RT-qPCR法检测正常人肝细胞系L02与人肝癌细胞系Hep3B、Huh7中BMP5 mRNA表达。将肝癌细胞系Hep3B、Huh7分为对照(NC)组及低、中、高剂量组,低、中、高剂量组分别用1、10、100 ng/mL浓度的重组人骨形态发生蛋白5(rh-BMP5)处理细胞,通过CCK-8法检测细胞增殖,Annexin-V/PI流式细胞术检测细胞凋亡,划痕实验检测细胞迁移,Western blotting法检测增殖细胞核抗原PCNA和SMAD通路关键蛋白及其磷酸化(SMAD3、p-SMAD3)表达。结果 与正常肝细胞系L02相比,BMP5在肝癌细胞系Hep3B、Huh7中表达升高(P均<0.05)。与NC组相比,中、高剂量组rh-BMP5可促进Hep3B、Huh7细胞增殖和PCNA表达上调(P均<0.05),高剂量组100 ng/mL的rh-BMP5处理肝癌细胞24及48 h细胞凋亡率降低、迁移率增高(P均<0.05)。高剂量组与NC组相比,p-SMAD3表达升高(P<0.05)。结论 BMP5在肝癌细胞系中高表达,可能通过增强SMAD3活化促进肝癌细胞Hep3B、Huh7的增殖、迁移并抑制凋亡。

骨形态发生蛋白-7通过TGFβ/smad信号通路抑制高糖诱导下足细胞的转分化

目的通过观察骨形态发生蛋白-7(BMP-7)对高糖环境培养下足细胞p-smad2/3、nephrin、desmin表达的影响探讨BMP-7抑制足细胞转分化机制。方法以体外培养的小鼠永生化足细胞为研究对象,将其分为以下4组:正常糖组(NG组,含D-葡萄糖5.5mmol/L)、高糖刺激组(HG组,含D-葡萄糖30mmol/L)、高糖+BMP-7干预组(BMP-7组,含D-葡萄糖30mmol/L+400ng/ml rhBMP-7)、甘露醇对照组(MN组,含D-葡萄糖5.5mmol/L+甘露醇24.5mmol/L),各组干预时间为48h,应用荧光定量PCR法检测足细胞nephrin、desmin mRNA表达量,Western blot检测足细胞p-smad2/3、nephrin、desmin蛋白表达量。结果正常状态下足细胞高表达nephrin,少量表达psmad2/3、desmin;高糖刺激可以上调足细胞p-smad2/3、desmin的表达、下调nephrin的表达(P<0.05);BMP-7与高糖共同培养在一定程度上可以抑制高糖引起的足细胞p-smad2/3表达上调,减少desmin表达,恢复nephrin表达(P<0.05);NG组与MN组之间比较p-smad2/3、nephrin、desmin表达水平无显著差异(P>0.05)。结论 BMP-7可能通过调节TGFβ/smad信号通路抑制高糖诱导足细胞转分化。

肾衰营养胶囊对肾性骨病模型大鼠肾功能和骨代谢的改善作用及其对BMP-7/Smads信号通路的影响

目的:探讨肾衰营养胶囊对肾性骨病模型大鼠的改善作用及其对骨形态发生蛋白(BMP)-7/Smads信号通路的影响,阐明肾性骨病模型大鼠肾功能和骨代谢与肾性骨病的关系。方法:选取50只SPF级SD大鼠,随机选取10只大鼠作为对照组,另外40只大鼠建立肾性骨病模型。将30只造模成功大鼠分为模型组、阳性对照组和肾衰营养胶囊组,每组各10只。对照组和模型组大鼠采用生理盐水灌胃,阳性对照组大鼠给予0.01 mg·kg^(-1)骨化三醇灌服,肾衰营养胶囊组大鼠给予1.2 g·kg^(-1)肾衰营养胶囊灌服,均灌胃12周。采用HE染色观察各组大鼠股骨组织病理形态表现,全自动生化分析仪和化学发光法检测各组大鼠血清中肾功能和钙磷代谢指标,实时荧光定量PCR(RT-qPCR)法检测各组大鼠股骨组织中BMP-7和Smad1/5/8 mRNA表达水平,Western blotting法检测各组大鼠股骨组织中BMP-7、磷酸化BMP-7(p-BMP-7)、Smad1/5/8和磷酸化Smad1/5/8(p-Smad1/5/8)蛋白表达水平。结果:HE染色,对照组大鼠骨小梁排列正常,成骨细胞和类骨质面积未发生改变;模型组大鼠骨小梁宽度和平均类骨质面积增加,成骨细胞数量减少;阳性对照组和肾衰营养胶囊组大鼠骨小梁宽度及平均类骨质面积减小,成骨细胞数量增加。与对照组比较,模型组大鼠血尿素氮(BUN)和血肌酐(Scr)水平均升高(P<0.05);与模型组比较,阳性对照组和肾衰营养胶囊组大鼠BUN及Scr水平均降低(P<0.05);与阳性对照组比较,肾衰营养胶囊组大鼠BUN和Scr水平均降低(P<0.05)。与对照组比较,模型组大鼠血清中钙离子(Ca2+)水平降低(P<0.05),磷离子(P3-)、甲状旁腺激素(PTH)和碱性磷酸酶(ALP)水平均升高(P<0.05);与模型组比较,阳性对照组和肾衰营养胶囊组大鼠血清中Ca2+水平升高(P<0.05),P3-、PTH和ALP水平均降低(P<0.05);与阳性对照组比较,肾衰营养胶囊组大鼠血清中Ca2+水平升高(P<0.05),P3-、PTH和ALP水平均降低(P<0.05)。RT-qPCR法,与对照组比较,模型组大鼠股骨组织中BMP-7和Smad1/5/8mRNA表达水平降低(P<0.05);与模型组比较,阳性对照药组和肾衰营养胶囊组大鼠股骨组织中BMP-7及Smad1/5/8 mRNA表达水平升高(P<0.05);与阳性对照组比较,肾衰营养胶囊组大鼠股骨组织中BMP-7和Smad1/5/8 mRNA表达水平升高(P<0.05)。Western blotting法,与对照组比较,模型组大鼠股骨组织中BMP-7、p-BMP-7、Smad1/5/8和p-Smad1/5/8蛋白表达水平均降低(P<0.05);与模型组比较,阳性对照组和肾衰营养胶囊组大鼠股骨组织中BMP-7、 p-BMP-7、 Smad1/5/8和p-Smad1/5/8蛋白表达水平均升高(P<0.05);与阳性对照组比较,肾衰营养胶囊组大鼠股骨组织中BMP-7、p-BMP-7、Smad1/5/8和p-Smad1/5/8蛋白表达水平均升高(P<0.05)。结论:肾衰营养胶囊可改善肾性骨病模型大鼠的肾功能和钙磷代谢紊乱,促进骨髓基质细胞增殖,改善骨代谢情况,其机制可能与激活BMP-7/Smads信号通路有关。

骨形态发生蛋白7/Smads信号通路及其在肝纤维化进程中的作用

肝纤维化是由于各种病因导致肝损伤后,机体对损伤进行修复的过程。近年来研究发现骨形态发生蛋白(BMP)7及其下游的Smads蛋白可以通过不同的途径拮抗转化生长因子(TGF)β1的致肝纤维化作用,包括诱导细胞外基质降解,抑制细胞凋亡,减少多种促炎症因子的表达,促进肝细胞再生等,探讨了BMP-7/Smads信号通路在肝纤维化过程中的作用。

基于BMP2/Smad4信号通路探究蛇床子素对骨质疏松性骨折大鼠愈合过程的影响

目的基于骨形态发生蛋白(BMP)2/Smad4信号通路探究蛇床子素对骨质疏松性骨折(OPF)大鼠愈合过程的影响。方法将90只SD大鼠分成Sham组、OPF组、低剂量组(10 mg/kg蛇床子素)、高剂量组(20 mg/kg蛇床子素)、高剂量+NC组(2μl shRNA)、高剂量+shRNA-BMP2组(2μl shRNA-BMP2),15只/组;摘除大鼠的双侧卵巢以构建骨质疏松(OP)模型,在此模型基础上进行右侧股骨干骨折建立OPF大鼠模型,术后除Sham组及OPF组外其余组灌胃相应剂量蛇床子素,而Sham组及OPF组给予等量生理盐水灌胃,高剂量+NC组、高剂量+shRNA-BMP2组在灌胃第1天于尾静脉注射相应慢病毒,其余组则注射等量生理盐水,灌胃8 w(1次/d);使用双能X线BMD仪检测骨痂部位骨密度(BMD);酶联免疫吸附试验(ELISA)法检测血清抗酒石酸酸性磷酸酶(TRACP)和碱性磷酸酶(ALP)水平;三点弯曲实验进行股骨生物力学性能检测;Micro-CT扫描股骨骨痂;HE染色观察骨痂组织形态;Western印迹检测骨痂组织成骨细胞特异性转录因子(Osterix)、Runt相关转录因子2(RUNX2)及BMP2/Smad4通路蛋白表达。结果与Sham组比较,OPF组股骨骨痂BMD、ALP水平、RUNX2、Osterix、BMP2、Smad4表达显著降低,股骨刚度及最大载荷、骨体积分数(BV/TV)、骨小梁厚度(Tb.Th)、骨小梁数量(Tb.N)显著减小,TRACP水平显著升高,骨小梁分离度(Tb.Sp)显著增大(均P<0.05);与OPF组比较,低、高剂量组BMD、ALP水平、RUNX2、Osterix、BMP2、Smad4表达显著升高,股骨刚度及最大载荷、BV/TV、Tb.Th、Tb.N显著增加,TRACP水平显著降低,Tb.Sp显著减小(均P<0.05);与高剂量组比较,高剂量+shRNA-BMP2组BMD、ALP水平、RUNX2、Osterix、BMP2、Smad4表达显著降低,股骨刚度及最大载荷、BV/TV、Tb.Th、Tb.N显著减小,TRACP水平显著升高,Tb.Sp显著增大(均P<0.05)。结论蛇床子素通过激活BMP2/Smad4信号通路来促进OPF大鼠的骨折处愈合。

木犀草素对正畸牙移动模型大鼠骨改建及BMP2/Smad1信号通路的影响

目的探究木犀草素对正畸牙移动模型大鼠骨改建及骨形态发生蛋白2(BMP2)/Smad1信号通路的影响。方法建立大鼠正畸牙移动模型并分为模型组、木犀草素低(25 mg/kg)、中(50 mg/kg)、高(100 mg/kg)剂量组,每组12只;另取12只健康大鼠作为对照组。各组用相应药物进行灌胃,每天1次,连续30天。游标卡尺测量大鼠正畸牙移动距离;酶联免疫吸附法检测血清肿瘤坏死因子(TNF)-α、白细胞介素(IL)-1β、IL-6水平;HE染色观察大鼠牙周组织改建情况;荧光定量PCR法检测大鼠牙周组织中BMP2、Smad1信使RNA(mRNA)水平;蛋白印迹法检测大鼠牙周组织中BMP2、Smad1、Runt相关转录因子2(RUNX2)、骨保护素(OPG)蛋白水平。结果对照组大鼠上颌骨结构正常。与对照组相比,模型组大鼠上颌骨压力侧牙周间隙变窄,上颌骨张力侧牙周韧带增宽,牙骨质表面可见较多的吸收陷窝,牙槽骨改建活跃,正畸牙移动距离、血清TNF-α、IL-1β、IL-6水平显著升高(P<0.05)。牙周组织BMP2、Smad1 mRNA和蛋白水平、OPG、RUNX2蛋白水平显著降低(P<0.05)。与模型组相比,木犀草素低、中、高剂量组大鼠上颌骨压力侧牙周间隙变窄逐渐明显,上颌骨张力侧新骨形成依次增多,骨吸收陷窝逐渐减少,血清TNF-α、IL-1β、IL-6水平依次降低(P<0.05)。正畸牙移动距离、牙周组织BMP2、Smad1 mRNA和蛋白水平、OPG、RUNX2蛋白水平依次升高(P<0.05)。结论木犀草素能加快正畸牙移动模型大鼠骨改建与骨形成过程,促进牙移动,抑制炎症反应,其机制可能与激活BMP2/Smad1信号通路有关。

骨形态发生蛋白4/Smad信号通路在小鼠原始卵泡卵母细胞凋亡中的调控作用

目的探讨骨形态发生蛋白(BMP)4/Smad信号通路在小鼠原始卵泡卵母细胞凋亡中的调控作用。方法取出生3d的雌性昆明小鼠卵巢,采用两步酶消化法,分离纯化卵母细胞,进行原代培养。将卵母细胞分为3组:正常对照组(Con组)、添加重组人BMP4组(BMP4组)、添加BMP4和BMP4抑制剂6-{4-[2-(1-呱啶基)乙氧基]苯基}-3-(4-吡啶基)吡唑并(1,5-A)嘧啶(dorsomorphin)组(BMP4+抑制剂组)。采用TUNEL法,检测BMP4对卵母细胞凋亡的影响;采用免疫组织化学染色与实时定量PCR,检测BMP4对卵母细胞中p-Smad1/5/8、sohlh2、ckit及foxo3a表达的影响。采用RNA干扰技术、转染sohlh2质粒和LY294002处理,探讨BMP4/Smad信号通路在小鼠原始卵泡卵母细胞凋亡中的调控机制。结果 TUNEL结果显示,BMP4组凋亡卵母细胞比例明显低于Con组(P<0.05)和BMP4+抑制剂组(P<0.05);加入BMP4可明显促进细胞Smad入核,上调sohlh2和c-kit表达,抑制foxo3a入核;转染sohlh2 siRNA后,可明显阻断BMP4抑制卵母细胞凋亡的作用;转染sohlh2质粒后,p-foxo3a表达量显著增加,LY294002可明显抑制sohlh2促进foxo3a磷酸化的作用。结论激活BMP4/Smad信号通路可抑制小鼠原始卵泡卵母细胞的凋亡,其作用机制可能是通过上调sohlh2和c-kit基因表达,进而调控foxo3a入核而实现的。

BMP2/SMAD1信号通路在绝经性骨质疏松中的蛋白互作功能

目的通过生物信息学角度挖掘骨形态发生蛋白(BMP)2、Smad同源蛋白(SMAD)1蛋白生信数据,解析BMP2/SMAD1信号通路蛋白互作功能在骨质疏松中发挥的作用及影响。方法基于UniPort数据库进行检索,联合STRING、Ensemble、SWISS-MODEL等数据库,挖掘BMP2、SNAD1理化信息并结合相关文献进行分析。构建BMP2/SMAD1蛋白互作通路等。查询BMP2/SMAD1信号通路在骨质疏松中的表达,利用CNKI、Web of science、万方数据库、Springer、Elsevier SD等数据库检索相关文献。中文检索关键词为“BMP2蛋白、SMDA1蛋白、骨质疏松”,英文检索关键词为“BMP2、SMAD1、Osteoporosis”。排除重复性文献、与主题无关性文献。结果获取BMP2、SMAD1基本信息,绘制分子、生物功能图;构建二元互作蛋白通路图及BMP2/SMAD1信号通路网络图;将糖基化磷脂酰肌醇锚蛋白(RGMB)、血色素沉着(HFE2)、泛素连接酶(SMURF)1、SMURF2、丝裂原活化蛋白激酶分子(MAP3K7)、锌指蛋白(ZNF)521蛋白作为潜在关键位点蛋白进行下一步研究;SMAD家族蛋白作为受体位点在BMP通路中发挥关键作用;丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)间接参与BMP2/SMAD1通路调控成骨分化。结论BMP2/SMAD1信号通路中,位于胞外的BMP2蛋白与细胞膜上受体蛋白BMPR1、BMPR2蛋白结合,通过磷酸化激活胞质中SMAD1/5与SMAD4协同调控核内铁代谢;SMAD6/7抑制SMAD1/5协同调控成骨分化表达。在BMP2/SMAD1信号通路蛋白互作网络中,除同族蛋白外,以RGMB、HFE2、SMURF1、SMURF2、MAP3K7、ZNF521为代表的蛋白参与其中,可作为深入研究对象解析BMP2/SMAD1信号通路。在骨质疏松发生过程中,除BMP2/SMAD1信号通路外,包括但不限于MAPK通路的参与,而MAPK的关键作用还有待深究。

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。

Smad蛋白家族与骨形态发生蛋白信号传导

Sm ad蛋白直接参与转化生长因子 (TGF-β)、骨形态发生蛋白 (BMP)和活化素的信号传导 ,TGF-β和 BMP是调节骨代谢的信息转导是由 Sm ad蛋白家族成员承担的。在已经鉴定的 8种 Sm ads成员中 ,与骨代谢密切相关的是 Sm ad 1、Sm ad 5及 Smad 4。实验证明在成骨细胞系 Sm ad是 BMP信号转导的关键因子 ,对 Smad蛋白家族的了解将有助于对 TGF-β和

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。

Notch信号通路在骨形态发生蛋白9诱导的多潜能干细胞成骨分化中的作用

目的初步探讨Notch信号通路对骨形态发生蛋白9(bone morphogenetic protein 9,BMP9)诱导多潜能干细胞成骨分化的作用和机制。方法腺病毒表达载体(AdBM P9/AdGFP、AdHey1/AdRFP)和BMP9/GFP条件培养基处理C2C12细胞,细胞化学染色和活性定量检测早期成骨标志物碱性磷酸酶(ALP),定量RT-PCR检测Notch信号通路靶基因Hey1,以了解Hey1在AdBMP9介导的成骨分化作用中的表达和作用;采用细胞密度实验和Notch信号通路抑制剂(DAPT)检测Notch信号通路对成骨的影响;在AdBMP9/AdGFP处理下,检测细胞上Notch信号通路配体、受体表达变化。结果 AdBMP9作用下,1、3、5、7dALP活性持续增加(P<0.05);Hey1一过性升高,其与AdBMP9呈剂量依赖性;Hey1可协助BMP9成骨(P<0.05),不能单独起效。80%和40%细胞密度组ALP量和Hey1表达均高于20%组(P<0.05);DAPT组中ALP活性明显降低(P<0.05);在AdBMP9作用下,Notch信号通路配受体有不同程度的上调,其中受体Notch4和配体Jag-1上调最为明显(分别为11.3倍和5.1倍)。结论 Notch信号通路参与BMP9介导的多潜能干细胞成骨分化,其可能的机制是BMP9通过诱导Notch通路配体、受体表达上调使Hey1升高,后者协同成骨。

Smads及其相关转录因子与骨形态发生蛋白诱导成骨的信号传导

目的 综述有关骨形态发生蛋白 (BMPs)诱导成骨的信号传导机制 ,深入了解 BMPs基础及应用研究的理论依据。 方法 查阅近期相关文献 ,了解 BMPs相关蛋白 (Smads)及其相关转录因子在 BMPs诱导成骨的信号传导中的作用。 结果 BMPs的信号传导过程是 :BMPs首先与 型受体和 型受体结合 , 型受体磷酸化 Smads,Smads进入核内与转录因子相互作用影响相关蛋白的转录。Smads可分为受体调节 Smads(R- Smads:Smad1、2、3、5、8和9)、共同介导者 Smad(Co- Smad:Smad4 )和抑制性 Smads(I- Smads:Smad6、7)。 Smad1、Smad5和 Smad8,可能还有Smad9涉及 BMPs的信号传导。多种激酶如局部粘连激酶 (FAK)、Ras-细胞外信号调节激酶 (ERK)、磷脂酰肌醇 3激酶(PI3K)和 Akt丝 /苏氨酸激酶与 Smads的信号传导有关。与 Smad1和 Smad5相关的转录因子有核心结合蛋白 A1(CB-FA1)、Smad相互作用蛋白 1(SIP1)、鸟氨酸脱羧酶拮抗酶 (OAZ)、激活蛋白 - 1(AP- 1)、蟾蜍腹侧形成同源框蛋白 - 2(Xvent- 2 )、生长抑素 (Ski)、抗增殖蛋白 (Tob)、同源结构域转录因子 - 8(Hoxc- 8)等。CBFA1与转化生长因子 - β和 BMP- 2信号传导有关 ,能与 Smad1、2、3、5相互作用 ,在骨形成中起重要作用。锁骨、颅骨发育不良被认为是

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。

骨形态发生蛋白调控干细胞成骨分化通路间交叉串扰的研究进展

目前,在临床工作中骨组织缺损修复是骨科医师面临的一大挑战。间充质干细胞(MSCs)因具有强大的成骨分化潜能、来源广泛且易获取,已经成为骨组织缺损修复和研究的热点。而调控干细胞成骨分化的骨形态发生蛋白(BMP)信号通路可促进骨组织缺损的修复,并与Wnt、Notch、促分裂原活化的蛋白激酶信号通路存在交叉串扰,共同在干细胞成骨分化中起作用。随着MSCs在骨科的应用,利用BMP信号通路与其他通路间交叉串扰可达到加速干细胞成骨分化、促进修复骨缺损的目的,未来有望成为骨组织工程的研究热点。