IGF1通过BMP2-Smad1/5信号通路调控犬上颌窦黏膜干细胞成骨分化

目的探讨骨形态形成蛋白2(bone morphogenetic protein2,BMP2)-Smad1/5及p38MAPK信号通路在胰岛素样生长因子1(insulin-like growth factor 1,IGF1)介导的促犬上颌窦黏膜干细胞(maxillary sinus membrane stem cells,MSMSCs)成骨分化中的作用。方法构建表达胰岛素样生长因子1(insulin-like growth factor1,IGF1)基因的重组腺病毒载体(recombinant adenovirus,rAdv)Ad-IGF1。感染Ad-IGF1的犬上颌窦黏膜干细胞,经成骨诱导培养后,qRT-PCR和Western blot检测BMP-Smads信号通路中重要信号蛋白Smad1/5的磷酸化水平和BMP2蛋白的表达;免疫组化观察磷酸化Smad1/5核转位情况;qRT-PCR及Western blot检测BMP-Smads通路抑制剂Noggin和p38MAPK信号通路抑制剂SB203580对IGF1介导的促犬MSMSCs成骨分化的影响。结果成功构建IGF1基因表达重组腺病毒载体Ad-IGF1;感染Ad-IGF1的犬MSMSCs,经成骨诱导培养后,Smad1/5的磷酸化水平和BMP2蛋白的表达升高,IGF1可促使Smad1/5核转位;BMP-Smads信号通路抑制剂Noggin可抑制Smad1/5的磷酸化,降低成骨标志物Runx2、OPN和ALP mRNA的表达,钙结节形成减少。p38MAPK信号通路抑制剂SB203580不能降低Ad-IGF1犬MSMSCs的p38磷酸化水平,亦不能降低成骨标志物Runx2、OPN和ALP mRNA的表达。结论犬MSMSCs成骨分化过程中,IGF1通过经典的Smads蛋白依赖性信号转导通路BMP2-Smad1/5促进成骨,而Smads蛋白非依赖性信号转导通路p38MAPK在IGF1介导的犬MSMSCs成骨过程中可能并不发挥作用。

基于BMP2/Smad1/Runx2/Osterix信号通路探讨健骨颗粒氯仿萃取部位对体外成骨细胞分化的影响

目的:通过观察健骨颗粒氯仿萃取部位对体外培养成骨细胞的影响,研究其调控BMP2/Smad1/Runx2/Osterix信号通路影响成骨细胞分化的可能机制。方法:选用年龄<3 d的BALB/c小鼠,从其颅盖骨提取原代成骨细胞,并采用碱性磷酸酶染色法对所提取的细胞进行鉴定;取生长状态良好的第3代成骨细胞作为实验对象,将健骨颗粒氯仿萃取部位稀释至不同的浓度梯度,即设置0、2、4、8、16、32、64 ng/mL 7个药物浓度组对细胞进行干预,采用MTT法筛选健骨颗粒氯仿萃取部位促进成骨细胞增殖的最佳浓度,作为最佳药物干预浓度进行后续实验。取第3代细胞,将其分为空白组、抑制剂组(BMP2抑制剂Noggin干预)、药物组(健骨颗粒氯仿萃取部位干预)和抑制剂加药物组(Noggin加健骨颗粒氯仿萃取部位干预),按组别干预后进行后续实验。采用RT-PCR检测各组BMP2、Smad1、Runx2、Osterix及成骨细胞分化相关基因ALP、CollagenⅠmRNA的表达水平;采用Western blot法检测各组BMP2、Smad1、Runx2、Osterix及ALP、CollagenⅠ的蛋白表达,观察健骨颗粒氯仿萃取部位对成骨细胞分化的影响。结果:经碱性磷酸酶染色法鉴定,所提取的原代细胞阳性率高达90%为成骨细胞;采用MTT法检测发现健骨颗粒氯仿萃取部位在药物浓度为32 ng/mL时,成骨细胞增殖速度最快,在干预2 d时达到增殖高峰,故选用32 ng/mL干预2 d作为健骨颗粒氯仿萃取部位最佳干预浓度进行后续实验;RT-PCR与Western blot检测结果显示,与空白组相比,抑制剂组BMP2、Smad1、Runx2、Osterix及ALP、CollagenⅠ各指标基因表达水平显著降低,蛋白相对表达量明显降低(P<0.01或P<0.05);与空白组相比较,药物组6个指标基因表达水平显著升高,蛋白相对表达量也明显升高(P<0.01或P<0.05);抑制剂加药物组与抑制剂组比较,各指标基因表达水平和蛋白相对表达量均显著升高(P<0.01或P<0.05)。结论:(1)使用Noggin抑制细胞内BMP2的表达后,Smad1、Runx2、Osterix的基因和蛋白的表达明显下降,与此同时成骨细胞分化相关指标ALP、CollagenⅠ基因和蛋白表达也明显下降,提示BMP2通路与成骨细胞分化密切相关。(2)健骨颗粒氯仿萃取部位干预原代成骨细胞后能够升高细胞内BMP2、Smad1、Runx2、Osterix与成骨细胞分化相关指标ALP、CollagenⅠ基因和蛋白的表达,促进成骨样细胞分化;提示健骨颗粒氯仿萃取部位可以通过调控BMP2/Smad1/Runx2/Osterix通路,促进成骨细胞分化,从而达到防治绝经后骨质疏松症的作用。

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。

miR-210-5p对小鼠脂肪干细胞成骨分化的影响及作用机制分析

[目的]观察miR-210-5p在小鼠脂肪干细胞增殖和成骨分化中的作用并探讨其作用机制.[方法]将小鼠脂肪干细胞分空白对照组、miR-210-5p模拟物阴性对照组、miR-210-5p模拟物组、miR-210-5p抑制物阴性对照组和miR-210-5p抑制物组,采用CCK-8细胞计数法检测细胞增殖能力,茜素红染色观察钙盐矿化结节形成能力,用实时荧光定量PCR检测miR-210-5p水平及成骨分化标志物BMP2、Smad1、Smad5和Runx2 mRNA表达水平,进而用蛋白免疫印迹法检测BMP2、Smad1、Smad5和Runx2蛋白表达水平.[结果] miR-210-5p模拟物组细胞增殖活力显著升高(P<0.01),矿化结节显著增加,BMP2、Smad1、Smad5和Runx2 mRNA和蛋白表达水平显著上调(P<0.01);miR-210-5p抑制物组细胞增殖活力显著降低(P<0.01),矿化结节显著降低,BMP2、Smad1、Smad5和Runx2 mRNA和蛋白表达水平显著下调(P<0.01).[结论] miR-210-5p可能通过调控BMP2/Smad信号通路促进小鼠脂肪干细胞增殖和成骨分化.

BMP-2信号通路与成骨细胞分化

骨形态发生蛋白(BMP)-2与多种细胞因子形成BMP-2信号通路,促进成骨细胞分化和骨细胞外基质合成与分泌,多种细胞因子则通过调节BMP-2信号通路影响骨代谢。该文就BMP-2两条重要信号通路BMP-2/Smads/Runx2/Osterix、BMP-2/Smads/Msx2/Osterix与成骨细胞分化的近年研究进展作一综述。

百令胶囊上调miR-145-5p逆转TGF-β_(1)/Smad3通路机制初探

目的探讨百令胶囊(BLC)对慢性阻塞性肺疾病(COPD)模型大鼠肺损伤的改善作用,以及对香烟烟雾提取物(CSE)作用下人支气管上皮细胞BEAS-2B生长的影响。方法将60只SD大鼠随机分为正常对照组(A组,灌胃生理盐水2 mL),模型组(B组,灌胃生理盐水2 mL),BLC组(C组,灌胃BLC 5.5 mg/kg),miR-145-5p inhibitorNC组(D组,灌胃BLC 5.5 mg/kg+尾静脉注射miR-145-5p inhibitorNC 6μL),miR-145-5p inhibitor组(E组,灌胃BLC 5.5 mg/kg+尾静脉注射miR-145-5p inhibitor 6μL),各12只。以香烟烟雾吸入法复制大鼠COPD模型。建模成功后灌胃相应药物或生理盐水(每日1次),尾静脉注射相应药物(每周1次),连续8周。以0(空白对照),3%,5%,10%,20%CSE,以及加5%,10%,20%,40%的BLC药物血清(BLC-S)孵育细胞48 h。检测大鼠潮气量(TV)、呼气峰流量(PEF)、分钟通气量(MV)、用力肺活量(FVC)和第0.3秒用力呼气容积(FEV_(0.3));观察肺组织病理形态;免疫组化法检测Smad3表达水平,用酶联免疫吸附试验(ELISA)法测定转化生长因子(TGF)-β_(1)表达水平,采用实时荧光定量聚合酶链反应(RT-qPCR)法检测miR-145-5p mRNA表达水平。采用CCK-8法检测细胞活力。结果与B组比较,C组及D组大鼠TV,PEF,MV,FVC,FEV0.3均显著升高;与D组比较,E组大鼠上述指标均显著降低(P<0.05)。与B组比较,C组及D组大鼠肺组织病理形态显著改善,平均肺泡数显著增加,肺泡直径显著减小;与D组比较,E组大鼠肺组织病理形态未改善,且平均肺泡数显著减少,肺泡直径显著增长(P<0.05)。与5%CSE条件比较,5%CSE+20%BLC-S条件下的细胞活力显著增强(P<0.05)。与B组比较,C组及D组大鼠肺组织中Smad3,TGF-β_(1)的表达水平均显著降低,miR-145-5p mRNA表达水平显著升高(P<0.05);与D组比较,E组大鼠肺组织中Smad3,TGF-β_(1)的表达水平均显著升高,miR-145-5p mRNA表达水平显著降低(P<0.05)。与5%CSE条件比较,5%CSE+20%BLC-S条件下细胞Smad3和TGF-β_(1)的表达水平均显著降低,miR-145-5p mRNA表达水平显著升高(P<0.05);与5%CSE+20%BLC-S+inhibitor NC条件比较,同水平inhibitor条件下细胞Smad3及TGF-β_(1)表达水平均显著升高(P<0.05)。结论BLC在体内和体外均显示出对香烟诱导COPD的保护作用,其机制可能与上调miR-145-5p水平逆转香烟暴露激活的TGF-β_(1)/Smad3信号通路有关。

BMP-2蛋白通过Smad途径对牙髓干细胞成牙本质分化的作用机制研究

目的:探讨骨形成蛋白2(Bone morphogenetic protein-2,BMP-2)对牙髓干细胞成牙本质分化的影响及对Smad1/5通路的调节作用。方法:取对数生长期的人牙髓干细胞,配制成密度为3×10^(4)个/毫升的细胞悬液,接种于24孔板,置于培养箱中培养至细胞密度约为80%时,将细胞随机分为对照组、单纯诱导组和抑制剂组。对照组细胞不做任何处理,单纯诱导组细胞用浓度为100 ng/ml的BMP-2诱导液(BMP-2溶于DMEM培养基)培养,抑制剂组细胞先用200 nmol/L的Smad1/5抑制剂LDN-193189处理24 h后,更换为BMP-2诱导液,培养14 d后,CCK-8检测人牙髓干细胞活性、qRT-PCR检测牙本质基质蛋白1(DMP-1)和牙本质涎磷蛋白(DSPP)mRNA相对表达量、检测碱性磷酸酶(ALP)活性、茜素红染色观察矿化结节情况、蛋白印迹法检测BMP-2和p-Smad1/5蛋白相对表达量。结果:单纯诱导组矿化结节明显,抑制剂组矿化结节减少;与对照组比较,单纯诱导组牙髓干细胞活性、ALP活性增强,DMP-1和DSPP mRNA相对表达量、BMP-2和p-Smad1/5蛋白相对表达量升高(P<0.05);与单纯诱导组比较,抑制剂组牙髓干细胞活性、ALP活性减弱,DMP-1和DSPP mRNA相对表达量、BMP-2和p-Smad1/5蛋白相对表达量降低(P<0.05)。结论:BMP-2可诱导人牙髓干细胞成牙本质分化,可能是通过调节Smad1/5信号通路发挥作用。

温阳消癥方对5/6肾切除小鼠肾纤维化的作用及其机制

目的:观察温阳消癥方对5/6肾切除小鼠残肾功能及肾脏纤维化的影响,并探讨其作用机制。方法:随机从32只小鼠中取24只制作5/6肾切除慢性肾功能衰竭肾纤维化模型,2周后根据血清肌酐值将24只小鼠分为5/6肾切除组、代文组和温阳消癥方组,另8只作为假手术组。治疗8周后,Western blot检测各组小鼠肾组织JAK2、STAT3、p-JAK2、p-STAT3、转化生长因子β1(TGF-β1)、Smad3、I型胶原蛋白(Col-I)、Ⅲ型胶原蛋白(Col-Ⅲ)、α-SMA蛋白表达水平,免疫组织化学染色法测定小鼠肾组织Col-I、Col-Ⅲ、α-SMA水平,用RT-q PCR法测定TGF-β1、Smad3 mRNA水平。结果:治疗8周后,模型组小鼠肾组织JAK2、STAT3、pJAK2、p-STAT3、TGF-β1、Smad3、Col-I、Col-Ⅲ、α-SMA蛋白表达均较假手术组上调(P<0.01),模型组小鼠肾组织TGF-β1、Smad3 mRNA表达较假手术组上调(P<0.01);与模型组比较,代文组、温阳消癥方组JAK2、STAT3、p-JAK2、p-STAT3、TGF-β1、Smad3、Col-I、Col-Ⅲ、α-SMA蛋白表达和TGF-β1、Smad3 mRNA表达均下调(P<0.01);与代文组比较,除TGF-β1、α-SMA外,温阳消癥方组其余指标均下调(P<0.01)。结论:温阳消癥方能够保护5/6肾切除小鼠残肾功能,减轻肾纤维化病变程度,其机制可能与抑制TGF-β1/Smad3、JAK2/STAT3通路相关。

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。

银杏叶提取物对瓣膜间质细胞钙化的保护作用

目的:研究银杏叶提取物(ginkgo biloba extract,EGB761)对华法林诱导的主动脉瓣膜间质细胞(aortic valve interstitial cells,AVIC)钙化及成骨分化的保护作用。方法:分离猪AVIC,将不同浓度的EGB761作用于AVIC,通过茜素红染色、细胞内钙含量以及碱性磷酸酶(alkaline phosphatase,ALP)活性检测观察EGB761对猪AVIC钙化的作用。Real-time PCR和Western blot检测成骨分化相关基因Runt相关转录因子2(runt-related transcription factor 2,Runx2)、Msx2(msh homeobox 2)、骨形态发生蛋白2(bone morphogenetic protein-2,BMP2)和磷酸化Smad1/5的表达。结果:EGB761显著抑制华法林诱导的AVIC钙化,成骨分化相关基因Runx2、Msx2、BMP2的m RNA表达减低,Smad1/5磷酸化及Runx2蛋白表达被抑制。结论:EGB761可能是通过下调Smad1/5磷酸化水平,抑制BMP2/Smad1/5/Runx2信号通路,从而缓解了AVIC钙化和成骨分化。

绝经后骨质疏松患者胎球蛋白-基质gla蛋白-钙磷矿化复合物的作用机制研究

目的探讨胎球蛋白-基质gla蛋白-钙磷矿化复合物（FMC）在绝经后骨质疏松症（PMOP）患者发病中的作用机制。方法分别选择PMOP患者（PMOP组）和骨量正常者（非骨质疏松组）各23名,采用双能X线吸收法（DEXA）测定腰椎骨密度（BMD）,采用酶联免疫吸附试验（ELISA）测定血清胎球蛋白A（fetuin-A）、基质gla蛋白（matrix gla protein,MGP）、骨形态发生蛋白2（bone morphogenetic protein,BMP2）、Runt相关转录因子2（Runt-related transcription factor-2,Run X2）水平,通过聚合酶链式反应（polymerase chain reaction,PCR）检测骨组织局部fetuin A、MGP、BMP2、Run X2mRNA表达。结果 PMOP组血清Fetuin-A、MGP、腰椎BMP2、Run X2 mRNA表达明显低于非骨质疏松组,而腰椎MGPmRNA表达高于非骨质疏松组（P〈0.05）;组间比较,血清BMP2、Run X2水平、腰椎Fetuin-A mRNA表达,均差异无统计学意义（P〉0.05）。多元逻辑回归分析显示,腰椎MGP、BMP2及Run X2 mRNA表达与BMD相关（OR 1.016,95%CI0.809~0.991,P=0.029;OR 1.230,95%CI 1.063~1.424,P=0.015;OR 1.107,95%CI 1.016~1.205,P=0.048）。结论血清FMC合成的减少及MGP在局部骨组织聚集,可能通过影响BMP2/Smad/Run X2信号通路,抑制正常的骨矿化,从而导致PMOP的发生。