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。

雷公藤甲素对大鼠血管钙化过程中骨形态发生蛋白2和Runt相关转录因子2蛋白表达的影响

目的探究雷公藤甲素对大鼠血管钙化过程中骨形态发生蛋白2(BMP-2)和Runt相关转录因子2(Runx2)蛋白表达的影响。方法选取30只雄性清洁级SD大鼠随机分成对照组、钙化模型组和雷公藤干预组,每组10只。对照组给予肌肉注射0.9%氯化钠注射液和单纯花生油灌胃;钙化模型组给予肌肉注射维生素D3和尼古丁溶于花生油灌胃处理,制作胸主动脉钙化模型;雷公藤干预组在钙化模型组处理的基础上加用雷公藤甲素干预。喂养4周后处死大鼠,取胸主动脉,用von Kossa染色及苏木精-伊红染色反映血管钙化情况,检测血管钙含量和碱性磷酸酶(ALP)活性,蛋白质印迹法检测BMP-2、Runx2蛋白表达。结果von Kossa染色结果显示,与钙化模型组相比,雷公藤干预组血管中膜棕黑色颗粒显著减少,显示血管钙化程度较轻。苏木精-伊红染色结果显示,雷公藤干预组大鼠动脉组织血管内膜破坏不明显,中膜钙化灶钙化程度较钙化模型组明显减轻。雷公藤干预组血管组织中钙含量和ALP活性明显低于钙化模型组[(31.9±2.3)μmol/g protein比(47.6±3.6)μmol/g protein、(82.4±0.9)U/g protein比(149.6±2.7)U/g protein](均P<0.05)。蛋白质印迹法检测结果显示,与钙化模型组相比,雷公藤干预组血管组织中BMP-2和Runx2的表达水平显著下调。结论雷公藤甲素具有减轻血管钙化的作用,这种作用可能与雷公藤甲素抑制参与血管平滑肌细胞成骨转分化的重要信号通路上BMP-2/Runx2蛋白的表达有关。

成骨因子BMP-2/Smads/Runx2信号转导通路

骨形态发生蛋白(bone morphogenetic protein,BMP)-2在骨形成过程中起着重要作用,BMP-2与多种细胞因子形成信号通路,促进成骨性细胞分化和骨细胞外基质合成与分泌。在骨形成过程中,BMP-2也作为启动调节因子促进新骨形成。该文就骨形态发生蛋白重要信号通路BMP-2/Smads/Runx2与骨发生发育的研究进展作一综述。

miR-133a调控RUNX2/BMP2信号通路参与激素性股骨头坏死的机制

目的探讨微RNA(miR)-133a调控生长相关转录因子2(RUNX2)/骨形态蛋白2(BMP2)信号通路参与激素性股骨头坏死(SONFH)的机制。方法收集本院接受髋关节置换SONFH患者(SONFH组)骨髓及股骨颈骨折不愈合患者(对照组)骨髓,提取骨髓间充质干细胞(BMSCs),经表型鉴定、成骨、成脂分化鉴定后检测BMSCs miR-133a、RUNX2 mRNA和蛋白表达水平,双荧光素酶鉴定miR-133a与RUNX2的靶向关系。实验分组包括对照组、SONFH组、抑制剂对照组(inhibitor con组)、miR-133a抑制剂组(miR-133a inhibitor组)、miR-133a inhibitor+si-RUNX2组。实时定量PCR(RT-qPCR)检测细胞中miR-133a、RUNX2 mRNA水平;Western blotting检测BMSCs中RUNX2、BMP2、骨钙素(OCN)、Ⅰ型胶原蛋白(COL-Ⅰ)蛋白水平;CCK-8检测细胞增殖情况;茜素红染色鉴定细胞矿化能力。结果BMSCs细胞表型鉴定结果显示,细胞表面CD71、CD44表达,CD34、人类白细胞抗原DR等位基因不表达;成骨分化鉴定显示BMSCs出现矿化结节,结节呈红色散落分布;成脂分化鉴定显示BMSCs中脂滴呈橙红色,脂滴沉着细胞,且数量较多,部分细胞内脂滴融合变大成泡状,细胞核位于中央或挤向外周,提示BMSCs提取成功。miR-133a与RUNX2靶向关系存在特异性结合位点。与对照组比较,SONFH组BMSCs中miR-133a水平升高(P<0.05);RUNX2 mRNA和蛋白水平,24、48、72 h时BMSCs的吸光度值,BMSCs矿化结节相对数量,BMP2、BGP、COL-Ⅰ蛋白水平均显著降低(均P<0.05)。与SONFH组、inhibitor con组比较,miR-133a inhibitor组BMSCs中miR-133a水平降低(P<0.05);RUNX2 mRNA和蛋白水平,24、48、72 h时BMSCs的吸光度值,BMSCs矿化结节相对数量,BMP2、BGP、COL-Ⅰ蛋白水平均显著升高(均P<0.05)。与miR-133a inhibitor组比较,miR-133a inhibitor+si-RUNX2组BMSCs中miR-133a水平升高(P<0.05),RUNX2 mRNA和蛋白水平,24、48、72 h BMSCs的吸光度值,BMSCs矿化结节相对数量,BMP2、BGP、COL-Ⅰ蛋白水平均显著降低(均P<0.05)。结论miR-133a在SONFH患者BMSCs中高表达,抑制miR-133a表达可靶向促进RUNX2的表达,从而促进BMSCs成骨分化和细胞增殖。

补肾化痰方对去势骨质疏松大鼠BMP2/Smad/RUNX2信号通路及钙沉积的影响

目的:观察补肾化痰方对去势骨质疏松大鼠BMP2/Smad/RUNX2信号通路及钙沉积的影响。方法:6月龄SD大鼠40只,随机分为假手术组、模型组、补肾组和补肾化痰方组,每组10只。补肾组予补肾方灌胃,0.51 g/mL;补肾化痰组予补肾化痰方灌胃,0.94 g/mL,模型组和假手术组予等体积生理盐水灌胃,1 mL/100 g,持续灌胃8周。采用micro CT检测大鼠的骨密度(BMD),采用ELISA检测血清骨形态发生蛋白2(BMP2)、Runt相关转录因子2(RUNX2)、胎球蛋白(Fetuin-A)、基质gla蛋白(MGP)含量,Western blot法检测骨组织BMP2、RUNX2、Fetuin-A、MGP蛋白的表达。结果:模型组、补肾组、补肾化痰方组大鼠骨密度、血清及骨组织BMP2、RUNX2、Fetuin-A的含量、血清MGP水平均低于假手术组,骨组织MGP水平高于假手术组,差异均有统计学意义(P<0.05);补肾组和补肾化痰方组大鼠骨密度、血清及骨组织BMP2、RUNX2、Fetuin-A含量、血清MGP水平均高于模型组,骨组织MGP水平低于模型组,差异均有统计学意义(P<0.05)。补肾化痰方组血清BMP2、RUNX2、Fetuin-A、MGP高于补肾组(P<0.05);补肾组骨组织BMP2、RUNX2高于补肾化痰方组(P<0.05);补肾组和补肾化痰方组骨密度、骨组织Fetuin-A、MGP比较,差异均无统计学意义(P>0.05)。结论:补肾化痰方能够提高骨质疏松大鼠的骨密度及血清Fetuin-A的含量,影响BMP2/Smad/RUNX2信号通路。

基于BMP-2/SMAD/Runx2通路探究骨化三醇胶囊对大鼠胫骨骨折愈合的影响

目的探讨骨化三醇胶囊(Cal)通过骨形态发生蛋白2(BMP-2)/SMAD/Runt相关转录因子2(Runx2)通路对大鼠胫骨骨折愈合的影响及相关机制。方法将52只SD大鼠随机分为对照组(Cont)、胫骨骨折组、Cal组(灌胃10 ng/mL Cal,连续4周)、Cal+Noggin(BMP特异抑制剂)组(灌胃10 ng/mL Cal+经皮注射50 ng/mL Noggin,连续4周)。采用X射线、全自动生化分析仪、micro CT、HE染色、Western blot分析治疗效果及可能机制。结果4周后,胫骨骨折组骨折线明显,Cal组骨折线几乎不可见,断端有大量骨痂,Cal+Noggin组骨折愈合较差。胫骨骨折组骨密度、骨体积分数、ALP、OCN、PINP水平及BMP-2、Runx2、p-SMAD1/5/8/SMAD1/5/8表达高于Cont组,骨小梁分离度低于Cont组(P<0.05)。较于胫骨骨折组,Cal组骨密度、骨体积分数、ALP、OCN、PINP水平及BMP-2、Runx2、p-SMAD1/5/8/SMAD1/5/8表达增高,骨小梁分离度降低(P<0.05)。较于Cal组,Cal+Noggin组骨密度、骨体积分数、ALP、OCN、PINP水平及BMP-2、Runx2、p-SMAD1/5/8/SMAD1/5/8表达降低,骨小梁分离度增加(P<0.05)。结论Cal可能通过激活BMP-2/SMAD/Runx2通路,改善新生骨痂骨密度及微结构,促进胫骨骨折愈合。

基于BMP/Runx2/Osx信号通路研究淫羊藿总黄酮改善绝经后骨质疏松模型大鼠的作用机制

目的:基于骨形态发生蛋白(BMP)/Runt相关转录因子2(Runx2)/成骨细胞特异性转录因子(Osx)信号通路研究淫羊藿总黄酮对绝经后骨质疏松(PMOP)模型大鼠的影响,从而明确其防治骨质疏松症(OP)的作用机制。方法:将50只大鼠按体质量分层法随机分为假手术组,模型组,淫羊藿总黄酮低、高剂量组[265、530 mg/(kg·d)]和雌二醇组[0.09 mg/(kg·d)],每组10只。除假手术组大鼠行假手术外,其余各组大鼠均采用卵巢摘除去势法建立PMOP模型。大鼠造模成功并进行正常饲养2个月后开始灌胃给药,每天给药1次,连续给药84 d;假手术组和模型组大鼠灌胃等量生理盐水。末次给药结束后,测定各组大鼠右侧下肢股骨和椎骨的骨密度(BMD)以及股骨骨小梁数量(Tb.N)、骨小梁厚度(Tb.Th)、骨小梁分离度(Tb.Sp);采用酶联免疫吸附法测定大鼠血清中钙离子、骨钙素、Ⅰ型原胶原N端前肽(P1NP)的水平;采用苏木精-伊红染色法观察股骨的病理学变化;分别采用实时荧光定量-聚合酶链式反应法和Western blotting法检测大鼠骨组织中BMP、Runx2、Osx的mRNA及蛋白的表达水平。结果:与假手术组比较,模型组大鼠股骨、椎骨BMD,血清中钙离子、骨钙素、P1NP水平,股骨Tb.N和Tb.Th以及股骨组织中BMP、Runx2、Osx mRNA及蛋白表达水平均显著降低(P<0.01),股骨Tb.Sp显著升高(P<0.01);骨小梁组织结构紊乱,断裂明显。与模型组比较,各给药组大鼠上述指标均显著改善(P<0.05或P<0.01),并且淫羊藿总黄酮的作用具有剂量依赖性(P<0.05);骨小梁数目增多,排列整齐,结构较为完整。结论:淫羊藿总黄酮改善OP的作用机制可能与促进BMP/Runx2/Osx信号通路活性有关。

茶多酚对胫骨骨折大鼠愈合及BMP2/Smad1/Runx2通路的影响

目的探究茶多酚(tea polyphenols, TP)对胫骨骨折大鼠的愈合作用,并初步探究其作用机制。方法将大鼠分为假手术组(Sham),模型组(Model),TP低、中、高剂量组(TP-L、TP-M、TP-H),阳性组(骨肽片组,Ossotide组),每组12只大鼠,X射线观察大鼠胫骨骨折愈合情况,并扫描离体胫骨检测骨矿物质密度值(BMD);HE染色观察胫骨组织形态学变化;酶动力学法检测血清碱性磷酸酶(alkaline phosphatase, ALP)水平;氮蓝四唑光还原法检测超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)水平,硫代巴比妥酸法检测丙二醛(malondialdehyde, MDA)水平;蛋白免疫印迹法检测骨形态发生蛋白-2(BMP2)、磷酸化-Sma-Mad蛋白1(p-Smad1)、Sma-Mad蛋白1(Smad1)、Runt相关转录因子2(Runx2)蛋白表达情况。结果与Control组相比,Model组胫骨影像学愈合评分降低,BMD降低,胫骨出现较多纤维组织及软骨组织,形态学愈合评分降低,血清ALP水平降低,MDA升高,SOD降低,BMP2、p-Smad1、Runx2蛋白表达降低,差异显著(P<0.05);与Model组相比,TP各组、Ossotide组胫骨影像学愈合评分升高,BMD升高;纤维组织逐渐被骨组织替代,形态学愈合评分升高;血清ALP水平升高,MDA降低,SOD升高,BMP2、p-Smad1、Runx2蛋白表达升高,具有剂量依赖性,差异显著(P<0.05)。结论 TP可促进胫骨骨折大鼠骨折愈合,其机制可能与降低组织氧化应激损伤,激活BMP2/Smad1/Runx2通路有关。

富血小板纤维蛋白对人牙槽骨骨髓间充质干细胞中Runx2、miR-17及BMP2表达的影响

目的:比较雌激素(estrogen,EST)和富血小板纤维蛋白(platelet-rich fibrin,PRF)对人牙槽骨骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells,BMSCs)中Runt家族相关转录因子2(runt-related transcription factor2,Runx2)、微小RNA17(microRNA,miR-17)及骨形态发生蛋白2(bone morphogenetic protein 2,BMP2)表达的影响。方法:在临床拔牙过程中收集牙槽窝内的骨屑,经酶消化法体外分离培养得BMSCs,并于显微镜下观察细胞的生长形态。实验分为3组,雌激素(estrogen,EST)处理组(EST组,浓度10-8 mol/L)、富血小板纤维蛋白治疗组(PRF组)及对照组(DMEM完全培养基组)。3组细胞经培养后采用MTT法检测细胞增殖率,采用酶标仪检测碱性磷酸酶活性,RT-qPCR检测Runx2、miR-17表达水平,Western blot法检测BMP2表达水平。结果:3组细胞培养7 d后细胞数量、碱性磷酸酶活性达到最高水平,随后增殖速率逐渐减慢,其中PRF组、EST组细胞于第3天开始细胞增殖速率均显著高于对照组(P<0.05)。培养7 d后,PRF组、EST组BMP-2及Runx2蛋白表达水平显著高于对照组(P<0.05)。BMSCs培养7 d后miR-17水平显著降低,而Runx2水平显著增加,其中PRF组、EST组在培养7 d时表达水平显著优于对照组(P<0.05)。结论:雌激素、富血小板纤维蛋白均可有效促进人牙槽骨BMSCs中Runx2、miR-17及BMP2的表达,从而有利于BMSCs的增殖、分化。

酪蛋白激酶2相互作用蛋白1对人牙周膜干细胞成骨分化能力的影响

目的探讨酪蛋白激酶2相互作用蛋白1(casein kinase 2 interacting protein-1,CKIP-1)对人牙周膜干细胞(human periodontal ligament stem cells,hPDLSCs)成骨分化能力的影响。方法收集正常人牙周膜组织,通过组织块培养法分离培养hPDLSCs,将P4代细胞分为空白对照组、阴性对照组(感染对照载体)、CKIP-1 siRNA慢病毒组(感染CKIP-1 siRNA慢病毒)以及CKIP-1组(感染CKIP-1过表达慢病毒)。对各组细胞进行成骨诱导培养21 d,茜素红染色观察细胞矿化结节形成情况,并用分光光度计法对矿化结节进行定量分析,同时利用qPCR技术检测各组Runt相关转录因子2(Runt-related transcription factor 2,Runx2)、碱性磷酸酶(alka-line phosphatase,ALP)、骨钙素(osteocalcin,OCN)、核因子κB受体活化因子配体(receptor activator of nuclear factor kappa-B ligand,RANKL)等,以及骨形态发生蛋白(bone morphogenetic protein,BMP)信号通路成骨相关调控因子的转录水平。结果阴性对照组与空白对照组各指标间无统计学差异(P>0.05);与阴性对照组比较,CKIP-1 siRNA慢病毒组出现更多的矿化结节(P<0.05),矿化沉积量明显增多(P<0.05),Runx2、ALP、OCN、RANKL等,以及BMP信号通路的转录水平不同程度升高(P<0.05)。结论CKIP-1下调可促进hP-DLSCs成骨分化能力,这与成骨相关调控因子转录水平有关。

氟砷联合暴露对大鼠骨组织骨形态发生蛋白2和骨形成相关因子Runt转录因子2基因转录表达的影响

目的观察慢性氟砷联合暴露对大鼠骨组织骨形态发生蛋白2（BMP．2）和骨形成相关因子Runt转录因子2（Runx2）基因转录表达的影响及交互作用。方法选取160只8同龄清洁级Wistar大鼠作为研究对象，体重为（200±50）g，根据2X4析因实验设计按体重采用随机数字表法分成16组，每组10只，雌雄各半。用氟化钠（NaF：空白对照0．0mg／kg、低氟5．0mg／kg、中氟10．0mg／kg、高氟20．0mg／kg）和亚砷酸钠（NaAsO2：空白对照0．0ms／ks、低砷2．5ms／ks、中砷5．0mg／ks、高砷10．0mg／kg）灌胃，每周连续灌胃6d，停灌1d，共连续灌胃6个月。依据上述因素将大鼠分为对照组（F0.0As0.0）、低氟组（F50As0.0）、中氟组（F100As0.0）、高氟组（F20．0As0.0）、低砷组（F0.0As2.5）、中砷组（F0.0As5.0）、高砷组（F0.0As100）、低氟低砷组（F5．0As2.5）、低氟中砷组（F5.0As5.0）、低氟高砷组（F5.0As10.0）、中氟低砷组（F10.0As2.5）、中氟中砷组（F10.0As5.0）、中氟高砷组（F10．0As10.0）、高氟低砷组（F20.0As2.5）、高氟中砷组（F20.0As5．0）、高氟高砷组（F20.0As10.0）。采用氟离子选择电极法检测尿氟（UF），原子荧光光谱法检测尿砷（UAs），实时荧光定量PCR法检测BMP-2及Runx2mRNA表达水平。结果F0.0As0.0组、F0．0As2.5组、F0.0As5.0组、F0.0As10.0组均无氟斑牙出现，其余各组均出现不同程度氟斑牙。氟斑牙的发生与染氟剂量存在剂量．反应关系，在高氟（20．0mg／kg）剂量下，随染砷剂量增加氟斑牙损伤程度增加（x2=9．124，P〈0．05）。与F0.0As0．0组（0．99±0．08、0．99±0．07）比较，F5.0As0．0、F10.0As0.0、F20.0As0.0组骨组织BMP-2mRNA水平（1．01±0．07、1．06±0．06、1．21±0．05）及Runx2mRNA水平（1．03±0．04、1．24±0．03、1．33±0．10）随染氟剂量的升高均有升高趋势。氟对BMP-2及Runx2mRNA表达有主效应（F=3．067、2．927，P均〈0．05）；氟砷联合对BMP-2及Runx2mRNA表达存在交互作用（F=3．817、4．802，P均〈0．05）。结论氟砷联合暴露对大鼠骨组织BMP．2及Runx2mRNA表达作用主要表现为氟的主效应，砷间接参与氟致骨毒性过程，氟砷联合对BMP-2及Runx2mRNA表达的交互作用主要表现为拮抗作用。

氟影响成骨细胞转化生长因子超家族成员表达的传导通路

背景:氟中毒骨转换过程中转化生长因子β超家族成员参与了骨转换过程,但是机制不清楚。目的:观察氟对体外培养成骨细胞中转化生长因子β1,骨形态发生蛋白2和SMAD4信号转导通路的影响。方法:体外培养人成骨细胞,按染氟(NaF)剂量将成骨细胞分为0(对照),0.625,1.25,2.5,5,10,20,40,80,160mg/L组进行实验观察。结果与结论:氟对成骨细胞增殖影响与转化生长因子β1,骨形态发生蛋白2表达有密切的关系。当氟质量浓度为0.625mg/L时,氟化物产生的效应主要通过转化生长因子β1,骨形态发生蛋白2,SMAD4信号转导通路调节。当低于或超过此剂量时,氟化物产生的效应与信号转导通路关系不大,可能存在转化生长因子β1及骨形态发生蛋白2其他传导通路的调节。

AMPK信号在骨形成中的作用研究进展

AMP活化的蛋白激酶(AMPK)不仅可以调控成骨细胞分化,还可调控骨形成关键信号通路及相关机制,其相关信号通路(核因子κB受体活化因子配体/核因子κB受体活化因子/骨保护素信号通路、Wnt/β联蛋白通路、甲羟戊酸途径、骨形态发生蛋白2/Smad/Runt相关转录因子2信号通路)的异常均会引起成骨细胞分化异常或骨形成障碍,进而导致相应骨代谢疾病,如骨质疏松症、类风湿关节炎等,且涉及沉默信息调节因子2相关酶1、细胞自噬、血管生成、活性氧的产生等。对AMPK信号在骨形成中作用的研究可为临床抗骨质疏松新药物的研发提供更多靶点。

获得性异位骨化的分子生物学机制

背景:异位骨化是一个动态发展的过程,临床中不同亚型的异位骨化具有不同病因或诱导因素,但在异位骨化中后期进展阶段又表现出相似的病理过程,其中由于创伤等因素引起的获得性异位骨化具有较高的发病率。目的:对近年获得性异位骨化发生发展相关分子生物学机制研究进行综述。方法:以“分子生物学,异位骨化,机制”为检索词在中国知网、万方医学数据库进行检索,以“molecular biological,heterotopic ossification,mechanisms”为检索词分别在PubMed、Embase、Web of Science及Google Scholar数据库进行检索,检索时限为2016年1月至2022年8月,并根据获得文献进行补充检索,对所得文献进行筛选,最终纳入131篇文献进行综述分析。结果与结论:①获得性异位骨化的发生和发展是一个动态的过程,具有一定的隐匿性,因此该疾病的诊疗有一定的困难。②文章通过综述国内外相关文献,发现获得性异位骨化涉及骨形态发生蛋白、转化生长因子β、Hedgehog、Wnt及mTOR共5条主要信号通路,同时在局部微环境中涉及到Runx2、血管内皮生长因子、缺氧诱导因子、成纤维细胞生长因子及Sox9共5项核心枢纽因子,核心机制可能是不同信号通路之间的相互作用,影响机体成骨细胞前体细胞、成骨细胞微环境以及与此相关的细胞因子,进而影响机体骨代谢并导致获得性异位骨化的发生。③未来可以以异位骨化相关单细胞的成骨内稳态为研究方向,以成骨细胞前体细胞-成骨微环境-信号通路及细胞因子作为研究要素,探索各部分要素在不同时空条件下的特征,比较不同种类、不同个体细胞成骨内稳态异同,从整体视角观察异位骨化分子信号网络调控机制,有利于未来临床防治异位骨化新方法的探究。④以中医药及靶向治疗为代表的治疗方法是近年的研究热点,如何将中医药与体内成骨稳态联系,并与靶向治疗相结合,也是未来研究方向之一。⑤目前获得性异位骨化的研究仍多限于基础实验研究,临床防治方法仍存在疗效不确切及不良反应明显等缺陷,相关靶向防治药物临床应用安全性及有效性仍有待验证,如何以基础实验研究为基础,结合发生发展机制,为临床防治提供新方向将是未来研究的重点。

骨质疏松分子生物学研究专家共识

骨质疏松分子生物学研究在骨代谢分子信号通路、骨质疏松易感基因、骨质疏松相关蛋白、骨质疏松靶向治疗等方向取得了很大进展。核因子κB受体活化因子/核因子κB受体活化因子配体/骨保护素(RANK/RANKL/OPG)信号通路、核因子κB受体活化因子(NF-κB)信号通路、丝裂原活化蛋白激酶/细胞外调节蛋白激酶(MAPK/ERK)信号通路、巨噬细胞集落刺激因子(M-CSF)信号通路、钙离子(Ca^(2+))信号通路、酪氨酸激酶、蛋白激酶B(Src、Akt)信号通路、蛋白激酶C(PKC)信号通路等骨代谢重要通路,维生素D受体(VDR)基因、低密度脂蛋白相关蛋白5(LRP5)基因、亚甲基四氢叶酸还原酶(MTHFR)基因、雌激素受体(ER)基因等易感基因,载脂蛋白E(Apo E)、Klotho蛋白(Klotho)、骨形态发生蛋白(BMP)、骨涎蛋白(BSP)等相关蛋白,以直接或间接的方式参与调控骨代谢,作用重叠相互联系,互为结果,已在本专业领域达成共识。

运动训练老年骨质疏松大鼠骨量及骨微结构的变化

背景:运动训练有维持骨量、改善骨密度的作用,但其对老年骨质疏松的作用及可能机制尚不完全明确。目的:观察运动训练对老年骨质疏松的影响及可能的分子机制。方法:将16只24月龄老年SD大鼠按照随机抽样法分为老年模型组和运动训练组,每组8只;将8只3月龄青年SD大鼠作为青年对照组。3组大鼠在饲养笼中自由活动,其中运动训练组大鼠进行跑步机运动干预8周,训练结束后采用ELISA法检测血清骨源性碱性磷酸酶、Ⅰ型前胶原N-端前肽、抗酒石酸酸性磷酸酶和Ⅰ型胶原交联N-末端肽水平,双能X射线骨密度仪检测大鼠股骨和第4腰椎骨密度,Micro-CT检测并分析大鼠胫骨和第5腰椎的骨微结构及参数,反转录聚合酶链反应和Western blot检测股骨骨髓组织中骨形成蛋白2、Runt相关转录因子2、Osterix、过氧化物增殖激活受体γmRNA和蛋白的表达。结果与结论:①与老年模型组比较,运动训练组大鼠血清骨源性碱性磷酸酶和Ⅰ型前胶原N-端前肽水平升高(P<0.05),抗酒石酸酸性磷酸酶和Ⅰ型胶原交联N-末端肽水平降低(P<0.05);股骨骨密度升高(P<0.05);第4腰椎骨密度有上升的趋势,但无显著性差异(P>0.05);胫骨骨体积分数、骨小梁数量升高(P<0.05),骨小梁间隙降低(P<0.05),骨小梁厚度无明显变化(P>0.05);第5腰椎的骨体积分数、骨小梁数量、骨小梁厚度有升高的趋势,但无显著性差异(P>0.05);骨小梁间隙降低(P<0.05);股骨骨髓中骨形成蛋白2、Runt相关转录因子2与Osterix mRNA和蛋白表达升高(P<0.05);过氧化物增殖激活受体γmRNA和蛋白表达降低(P<0.05);②结果表明,运动训练可显著改善老年骨质疏松大鼠的骨量、骨微结构,促进成骨分化,抑制成脂分化,其机制可能与骨形成蛋白2/Runt相关转录因子2/Osterix信号通路有关。

补肾化痰方对绝经后骨质疏松模型大鼠骨重建平衡的影响

目的观察补肾化痰方对绝经后骨质疏松(PMOP)模型大鼠骨重建平衡的影响。方法选取6月龄SD雌性大鼠30只,按照随机数字表法将其分为假手术组、模型组及中药组,每组10只。假手术组及中药组均以卵巢切除术造模,假手术组仅切除卵巢旁等量脂肪。术后5周开始灌胃,中药组给予补肾化痰方,假手术组和模型组灌服等量生理盐水。12周末大鼠处死后取材,分别采用酶联免疫吸附测定法、蛋白质印迹法及免疫组化法检测血清及骨组织骨形态发生蛋白2(BMP2)、Runt相关转录因子2(RUNX2)、骨保护素(OPG)、核因子κB受体活化因子配体(RANKL)的含量及定位,采用micro CT检测大鼠的骨密度,比较分析各组间各个指标的差异。结果模型组和中药组大鼠骨密度及血清BMP2、RUNX2、OPG、OPG/RANKL含量均低于假手术组,RANKL含量高于假手术组,差异有统计学意义(P<0.05)。中药组大鼠骨密度及血清BMP2、RUNX2、OPG、OPG/RANKL含量均高于模型组,RANKL含量低于模型组,差异有统计学意义(P<0.05)。模型组和中药组大鼠骨组织BMP2、RUNX2、OPG、OPG/RANKL灰度值均低于假手术组,RANKL灰度值高于假手术组,差异有统计学意义(P<0.05)。中药组大鼠骨组织BMP2、RUNX2、OPG、OPG/RANKL灰度值均高于模型组,RANKL灰度值低于模型组,差异有统计学意义(P<0.05)。免疫组化结果显示,BMP2、RUNX2、OPG的阳性表达主要位于骨髓基质细胞胞浆及骨小梁周边成骨细胞中;RANKL的阳性表达位于骨质边缘破骨细胞中,呈棕黄色颗粒。结论补肾化痰方能够通过BMP2/Smad/RUNX2信号通路及OPG/RANKL/RANK信号通路调控骨重建平衡,从而起到治疗PMOP的作用。

补肾化痰方对去卵巢大鼠骨形成的影响及其作用机制研究

目的:观察补肾化痰方对去卵巢大鼠骨形成的影响及其作用机制。方法:将30只6月龄SPF级雌性SD大鼠随机分为假手术组、模型组和补肾化痰组,每组10只。模型组和补肾化痰组大鼠手术摘除双侧卵巢,假手术组不摘除卵巢,只切除卵巢周围与双侧卵巢质量相等的脂肪组织。造模术后5周开始,补肾化痰组以0. 94 g·m L^(-1)补肾化痰方药液灌胃,假手术组和模型组以等体积生理盐水灌胃,均每天1次,连续干预8周。药物干预结束后,将所有大鼠处死,摘除双侧眼球取血检测血清骨形态发生蛋白(bone morphogenetic protein,BMP)-2、Runt相关转录因子(Runt related transcription factor,RUNX)-2含量,取左侧股骨行Micro CT扫描测定骨密度、骨小梁数量、骨小梁平均厚度、骨小梁分离度,取右侧股骨上端部分骨片以蛋白免疫印迹法测定骨组织中BMP-2、RUNX-2含量,取右侧股骨下端部分骨片以免疫组织化学法检测BMP-2、RUNX-2的定位。结果:(1)一般情况。所有大鼠均在造模手术麻醉3~4 h后完全清醒,正常进食,1周后切口完全愈合。药物干预过程中,模型组1只大鼠死亡、补肾化痰组2只大鼠死亡。(2)血清BMP-2、RUNX-2含量检测结果。3组大鼠的血清BMP-2含量比较,差异有统计学意义[(245. 40±10. 10) pg·m L^(-1),(111. 03±29. 75) pg·mL^(-1),(190. 35±14. 00) pg·mL^(-1),F=109. 998,P=0. 000];模型组、补肾化痰组的血清BMP-2含量均低于假手术组(P=0. 000,P=0. 000),补肾化痰组的血清BMP-2含量高于模型组(P=0. 000)。3组大鼠的血清RUNX-2含量比较,差异有统计学意义[(4 131. 04±277. 39) pg·mL^(-1),(1 601. 09±266. 10) pg·mL^(-1),(3 134. 90±202. 33) pg·mL^(-1),F=237. 192,P=0. 000];模型组、补肾化痰组的血清RUNX-2含量均低于假手术组(P=0. 000,P=0. 000),补肾化痰组的血清RUNX-2含量高于模型组(P=0. 000)。(3)股骨Micro CT扫描结果。3组大鼠骨密度比较,差异有统计学意义[(556. 90±8. 86) mg HA·cm^(-3),(498. 81±9. 26) mg HA·cm^(-3),(530. 17±10. 70) mg HA·cm-3,F=90. 488,P=0. 000];模型组、补肾化痰组的骨密度均低于假手术组(P=0. 000,P=0. 000),补肾化痰组的骨密度高于模型组(P=0. 000)。3组大鼠骨小梁数量比较,差异有统计学意义[(2. 65±0. 32)个·mm^(-1),(1. 74±0. 22)个·mm^(-1),(2. 41±0. 33)个·mm^(-1),F=23. 900,P=0. 000];模型组的骨小梁数量少于补肾化痰组和假手术组(P=0. 000,P=0. 000),补肾化痰组的骨小梁数量与假手术组比较,差异无统计学意义(P=0. 224)。3组大鼠骨小梁平均厚度比较,差异有统计学意义[(109. 33±16. 12)μm,(79. 27±18. 17)μm,(95. 73±11. 38)μm,F=8. 730,P=0. 001];模型组的骨小梁平均厚度低于假手术组(P=0. 001),补肾化痰组的骨小梁平均厚度分别与假手术组和模型组比较,差异无统计学意义(P=0. 181,P=0. 098)。3组大鼠骨小梁分离度比较,差异有统计学意义[(350. 95±68. 46)μm,(472. 33±33. 70)μm,(406. 68±47. 77)μm,F=12. 460,P=0. 000];模型组、补肾化痰组的骨小梁分离度均高于假手术组(P=0. 000,P=0. 036),补肾化痰组的骨小梁分离度低于模型组(P=0. 017)。(4)股骨组织中BMP-2、RUNX-2蛋白含量检测结果。3组大鼠股骨组织中的BMP-2含量比较,差异有统计学意义(0. 73±0. 03,0. 26±0. 02,0. 48±0. 02,F=738. 111,P=0. 000);模型组、补肾化痰组股骨组织中的BMP-2含量均低于假手术组(P=0. 000,P=0. 000),补肾化痰组股骨组织中的BMP-2含量高于模型组(P=0. 000)。3组大鼠股骨组织中的RUNX-2含量比较,差异有统计学意义(0. 67±0. 03,0. 36±0. 03,0. 47±0. 02,F=286. 493,P=0. 000);模型组、补肾化痰组股骨组织中的RUNX-2含量均低于假手术组(P=0. 000,P=0. 000),补肾化痰组股骨组织中的RUNX-2含量高于模型组(P=0. 000)。(5)股骨组织中BMP-2、RUNX-2蛋白定位检测结果。BMP-2、RUNX-2的阳性表达主要位于骨髓基质细胞胞浆及骨小梁周边成骨细胞中,光学显微镜下阳性表达蛋白呈棕黄色颗粒。结论:补肾化痰方能通过调节BMP-2/Smads/RUNX-2信号转导通路,促进去卵巢大鼠的骨形成。

雄激素和雄激素受体对骨代谢的调控及机制研究进展

骨代谢由成骨细胞介导的骨形成和破骨细胞介导的骨吸收构成。雄激素能调控骨代谢,即促进骨形成、抑制骨吸收,在骨骼生长、骨峰值的获得和骨量维持中起重要作用;且该作用主要通过雄激素受体(androgen receptor,AR)介导。AR调控骨代谢的作用,一方面是通过直接调控骨代谢相关的AR靶基因(如与成骨相关的I型胶原蛋白α1、骨钙素、组织非特异性碱性磷酸酶、小整合素结合配体N-端连接糖蛋白和与破骨相关的核因子κB受体活化因子配体(RANKL)、组织蛋白酶K的表达;另一方面是通过间接调控骨代谢的多个信号通路[如Wnt/β-catenin、骨形态发生蛋白(BMP)/Smads-Runt相关转录因子2(Runx2)、RANKL/骨保护蛋白(OPG)、PI3K/Akt和MAPK信号通路]实现的。该文主要就雄激素/AR在骨代谢调控中的作用及机制作一综述,对丰富AR调控骨代谢的理论认识和骨代谢性疾病的药物研发具有重要意义。

低载荷机械振动对小鼠MC3T3-E1细胞增殖的影响

目的探讨低载荷机械振动对小鼠MC3T3-E1细胞增殖及成骨相关信号分子基因蛋白表达的影响。方法小鼠MC3T3-E1细胞采用35Hz、加速度0.25g的低载荷机械振动装置作用,按每天振动时间分为0 min组,15 min组,30min组和60min组,连续7d。各组采用MTT增殖实验检测小鼠MC3T3-E1细胞的细胞增殖活性,采用反转录-PCR检测成骨相关信号分子基因转化生长因子β_1(transforming growth factor-β_1,TGF-β1)mRNA、骨形态发生蛋白-2(bone morphogenetic protein-2,BMP-2)mRNA、Runt相关转录因子(runt-related transcription factor 2,Runx2)mRNA表达情况,采用Western blot法检测TGF-β_1、Runx2和磷酸化细胞外信号调节激酶(phosphorylated extracellular signal-regulated kinase,p-ERK)蛋白表达情况。结果15 min组、30 min组细胞增殖活性(0.553±0.041、0.596±0.078)、TGF-β1mRNA(5.022±0.223、4.526±0.235)和蛋白(0.986±0.037、1.216±0.054)、BMP-2mRNA(3.876±0.230、4.329±0.198)、Runx2mRNA(6.014±0.330、7.977±0.356)和蛋白(0.564±0.017、0.794±0.044)、p-ERK蛋白(0.577±0.021、0.946±0.054)表达水平均明显高于0 min组(增殖活性:0.292±0.025,TGF-β1mRNA和蛋白:1.012±0.038、0.438±0.012,BMP-2 mRNA:1.014±0.032,Runx2 mRNA和蛋白:1.022±0.028、0.215±0.008,p-ERK蛋白:0.203±0.011)和60 min组(增殖活性:0.313±0.037,TGF-β1mRNA和蛋白:1.239±0.038、0.578±0.072,BMP-2mRNA:0.987±0.028,Runx2mRNA和蛋白:1.230±0.026、0.262±0.029,p-ERK蛋白:0.265±0.009)(P<0.05),60min组与0min组比较差异无统计学意义(P>0.05)。结论低载荷机械振动可提高小鼠MC3T3-E1细胞的增殖能力,上调成骨相关信号分子TGF-β_1、BMP-2、Runx2及p-ERK的表达。