龙血素B通过P38MAPK信号通路调控MC3T3-E1成骨分化和骨形成的机制

目的:探究龙血素B对小鼠胚胎成骨细胞前体细胞(MC3T3-E1细胞)成骨分化和骨形成的影响以及其通过P38MAPK信号通路调控成骨分化和骨形成的机制。方法:培养MC3T3-E1细胞,加入不同浓度(0、15、30、60、90、120μmol/L)龙血素B,采用CCK8法和流式细胞术(FCM)检测不同时间(24h、48h、72h)MC3T3-E1细胞增殖能力和凋亡情况,确定龙血素B促MC3T3-E1细胞成骨最佳的药物浓度及作用时间。培养MC3T3-E1细胞并分为空白组(不作干预),龙血素B组(加入龙血素B共培养),龙血素B+阻断剂组(加入龙血素B和P38抑制剂SB203580共培养),进行干预实验;采用碱性磷酸酶(ALP)活性检测试剂盒测定各组细胞ALP活性,qRT-PCR法检测各组细胞骨桥蛋白(OPN)基因、骨钙素(OCN)基因、骨唾液蛋白(BSP)基因表达水平,茜素红染色法观察各组细胞骨形成能力。结果:龙血素B可促进MC3T3-E1细胞增殖并抑制其凋亡,效果与浓度和干预时间相关,在90μmol/L浓度下干预48h促MC3T3-E1细胞生长作用最强;干预结束后第1、3、5天,龙血素B组细胞ALP活性较空白组升高,龙血素B+阻断剂组细胞ALP活性较龙血素B组降低(P<0.05);龙血素B组细胞OPN、OCN、BSP基因表达水平较空白组升高,龙血素B+阻断剂组细胞OPN、OCN、BSP基因表达水平较龙血素B组降低(P<0.05);干预结束后第21天,龙血素B组细胞钙化结节区域面积较空白组增大,龙血素B+阻断剂组细胞钙化结节区域面积较龙血素B组减小(P<0.05)。结论:龙血素B可提高MC3T3-E1细胞增殖活性,并通过激活P38MAPK信号通路促进MC3T3-E1细胞成骨分化和骨形成。

淫羊藿苷在炎症环境下对MC3T3-E1细胞增殖分化的影响

背景:研究表明慢性根尖周炎是常见的炎症性骨破坏疾病之一,淫羊藿苷可以促进成骨分化、抑制骨吸收,可能对慢性根尖周炎引起的骨破坏起到保护作用。目的:探讨在脂多糖刺激的炎症环境下淫羊藿苷对MC3T3-E1细胞增殖分化的影响。方法:应用脂多糖刺激MC3T3-E1细胞建立体外炎症环境,采用CCK-8检测脂多糖最佳作用质量浓度及作用时间;CCK-8检测在1μg/mL脂多糖刺激下淫羊藿苷的最佳作用质量浓度;碱性磷酸酶染色、Real-time PCR及Western blot检测炎症环境下淫羊藿苷对MC3T3-E1细胞成骨分化的影响;Real-time PCR及Western blot检测炎症环境下淫羊藿苷对MC3T3-E1细胞炎症相关因子白细胞介素1β、白细胞介素6表达的影响。结果与结论:①CCK-8结果显示,淫羊藿苷的最佳作用质量浓度为0.1μg/mL;②在炎症环境下,淫羊藿苷增强了碱性磷酸酶的表达,促进了成骨细胞分化;③与脂多糖组相比,脂多糖+淫羊藿苷组成骨相关因子碱性磷酸酶、Runx2表达升高;④与脂多糖组相比,脂多糖+淫羊藿苷组炎症相关因子白细胞介素1β、白细胞介素6表达水平下降;⑤结果提示,脂多糖能导致MC3T3-E1细胞成骨分化能力减弱并加重炎症反应,淫羊藿苷对其具有保护作用。

辅酶Q10对MC3T3-E1细胞氧化应激损伤的保护作用研究

辅酶Q10(CoQ10)作为一种抗氧化剂,在保护细胞免受氧化应激损伤中发挥重要作用。本探究旨在探讨CoQ10对氧化应激状态下的MC3T3-E1的保护作用。方法 将MC3T3-E1随机分为对照组、H2O2模型组(200μmol/L的H2O2作用4h)、CoQ10治疗组(100μmol/L的CoQ10预处理48H后,200μmol/L的H2O2作用4h)和CoQ10组(100μmol/L)。检测各组细胞活性氧(ROS)、乳酸脱氢酶(LDH)、丙二醛(MDA)和超氧化物歧化酶(SOD)等关键生物标志物的含量。结果 H2O2组细胞的ROS和MDA水平较对照组均显著增高(P<0.05)、LDH释放量显著增大(P<0.05);CoQ10治疗组细胞以上三项指标较H2O2组均显著下降(P<0.05)。H2O2模型组SOD活性较对照组显著降低(P<0.05),在CoQ10干预治疗组中SOD活性明显高于H2O2模型组(P<0.05)。结论 辅酶Q10能够起到显著的保护氧化应激损伤的MC3T3-E1细胞的作用。

双膦酸盐修饰生长分化因子5促进MC3T3-E1细胞的成骨分化

背景:生长分化因子5作为骨形态发生蛋白的一员在软骨及骨组织修复领域表现出良好的应用潜力,增强生长分化因子5与骨组织的亲和力是提高蛋白使用效率的关键,因而开发具有骨靶向性的生长分化因子5蛋白具有重要意义。目的:利用双膦酸盐修饰生长分化因子5并探讨改性后蛋白对小鼠成骨前体细胞生长分化的影响。方法:采用化学交联法将生长分化因子5与帕米膦酸钠偶联,得到偶联帕米膦酸钠的生长分化因子5,采用傅里叶变换红外光谱、圆二色谱对其基团及结构进行表征,利用ELISA试剂盒测定生长分化因子5与磷酸钙的结合量以及生长分化因子5的体外释放量,用于表征其体外骨靶向性。将生长分化因子5(对照组)、偶联帕米膦酸钠的生长分化因子5(实验组)分别与成骨前体细胞MC3T3-E1共培养,以单独培养的细胞为空白对照,评价复合物对细胞增殖及分化等的影响。结果与结论:①红外光谱及圆二色谱结果表明,实验成功制备了双膦酸盐/生长分化因子5复合物且蛋白二级结构无显著变化;体外磷酸钙吸附结果表明,偶联帕米膦酸钠后,生长分化因子5与磷酸钙的吸附率增加了约1倍;在半胱氨酸存在条件下,偶联帕米膦酸钠的生长分化因子5的蛋白可释放出来;②CCK-8实验结果显示,实验组培养4,7 d的吸光度值高于对照组、空白对照组(P<0.0001);培养7 d后,实验组碱性磷酸酶表达明显高于对照组、空白对照组(P<0.0001);培养13 d后,实验组钙结节含量明显高于对照组、空白对照组(P<0.0001);qRT-PCR结果检测结果显示,培养7 d后,实验组碱性磷酸酶、骨钙素及Runx2的mRNA表达高于对照组、空白对照组(P<0.01,P<0.001,P<0.0001);③结果表明,双膦酸盐修饰有利于增强生长分化因子5与磷酸钙的结合能力,同时有利于增强其生物活性。

红景天苷促进MC3T3-E1细胞成骨分化能力的体外实验

背景:骨缺损可直接影响牙齿种植的成功率及种植体的长期稳定性。研究显示红景天苷可促进成骨细胞增殖、分化,但对于其成骨分化相关通路具体研究不多。目的:体外细胞实验研究红景天苷对MC3T3-E1细胞增殖和分化的影响,并探究其对相关基因和蛋白表达的影响。方法:采用CCK-8实验和碱性磷酸酶实验筛选红景天苷(0.5,1,5,10,50μmol/L)促进MC3T3-E1细胞增殖和分化的最佳浓度。实验分为4组:对照组、红景天苷组、红景天苷+LY294002组、LY294002组,分别用成骨诱导液、含10μmol/L红景天苷、10μmol/L红景天苷+10μmol/L LY294002、10μmol/L LY294002的成骨诱导液进行培养,观察红景天苷及PI3K/Akt信号通路抑制剂LY294002对成骨相关基因和蛋白表达的影响。结果与结论:①CCK-8实验和碱性磷酸酶实验显示:红景天苷促进MC3T3-E1细胞增殖的作用在10μmol/L时最显著;②与对照组相比,红景天苷可以促进矿化、促进细胞黏附、减少细胞死亡,提高Runx-2、骨钙素、骨桥蛋白的mRNA表达(P<0.01),提高Runx-2和p-Akt蛋白表达(P<0.01);而添加PI3K/Akt信号通路抑制剂LY294002则可逆转以上结果;③结果表明,红景天苷能促进MC3T3-E1细胞矿化,并能促进成骨相关基因、蛋白的表达,这可能与PI3K/Akt信号通路的激活有关。

高糖环境下药桑提取物脱氧野尻霉素对MC3T3-E1细胞的影响

目的研究药桑提取物脱氧野尻霉素(1-Deoxynojirimycin,DNJ)在高糖环境下对MC3T3-E1细胞的增殖和成骨分化的作用。方法取P4代MC3T3-E1细胞,在50 mmol/L的高糖环境下通过细胞毒性检测试剂盒(Cell dountingkit-8,CCK-8)检测不同浓度的DNJ(10 mmol/L、1 mmol/L、100μmol/L、10μmol/L、1μmol/L、100 nmol/L、10 nmol/L、1 nmol/L)干预对MC3T3-E1细胞增殖的影响,筛选出后续实验研究的DNJ浓度。取培养至对数生长期的MC3T3-E1细胞,按不同干预方式分为:空白组(完全培养基)、高糖组(50 mmol/L糖浓度的完全培养基)、实验组[50 mmol/L糖浓度的完全培养基+不同浓度DNJ(100、10、1μmol/L)溶液]。使用流式细胞技术检测细胞的凋亡和活性氧,采用ELISA试剂盒检测细胞上清液中AGEs和IL-1β、IL-6、TNF-α的含量,通过碱性磷酸酶染色及活性检测MC3T3-E1细胞的早期成骨能力的影响,通过茜素红染色和定量检测MC3T3-E1细胞的晚期成骨能力,采用RT-PCR检测IL-1β、IL-6、TNF-α、Bax、Bcl-2、IGF-1、ALP、OCN、OSX、Col-1和Runx2的mRNA表达情况。结果高糖环境下,100、10、1μmol/L的DNJ可以促进MC3T3-E1细胞增殖。与高糖组相比,实验组凋亡率、活性氧含量、细胞上清液中AGEs、IL-1β、IL-6和TNF-α含量降低,差异有统计学意义(P<0.05)。RT-PCR结果表明,与高糖组相比,实验组Bax、IL-1β、IL-6和TNF-α的mRNA表达降低,Bcl-2、IGF-1、ALP、OCN、OSX、Col-1和Runx2的mRNA表达升高,差异有统计学意义(P<0.05)。结论在高糖环境下,一定浓度范围内DNJ能够抑制MC3T3-E1细胞的凋亡和炎症因子的产生,促进成骨细胞的分化。

黄芪甲苷可缓解MC3T3-E1细胞氧化应激损伤并促进成骨

背景:氧化应激是导致骨质疏松症的主要原因之一,减少氧化应激水平与增加抗氧化防御是治疗骨质疏松症的重要研究方向。研究证实黄芪甲苷具有抗骨质疏松作用,但其作用机制尚不明确。目的:探讨黄芪甲苷对氧化应激条件下MC3T3-E1细胞成骨的作用。方法:将MC3T3-E1细胞分4组培养:对照组加入完全培养基,模型组加入含过氧化氢的完全培养基干预24 h后更换为完全培养基,黄芪甲苷组加入含过氧化氢、黄芪甲苷的完全培养基干预24 h后更换为含黄芪甲苷的完全培养基,抑制剂组加入含过氧化氢、黄芪甲苷、细胞外信号调节激酶(extracellular signal-regulated kinases,ERK)抑制剂的完全培养基干预24 h后更换为含黄芪甲苷、ERK抑制剂的完全培养基。过氧化氢干预48 h后,通过丙二醛含量检测黄芪甲苷对MC3T3-E1细胞氧化应激的缓解作用;过氧化氢干预48 h后进行成骨诱导培养,通过碱性磷酸酶染色、茜素红染色验证MC3T3-E1细胞成骨及矿化能力,通过RT-qPCR检测成骨相关基因的表达,Western blot检测成骨相关蛋白及ERK/腺苷酸激活蛋白激酶(AMP-activated protein kinase,AMPK)信号通路蛋白的表达。结果与结论:(1)模型组细胞内碱性磷酸酶含量与矿化结节形成均少于对照组(P<0.05),黄芪甲苷组细胞内碱性磷酸酶含量与矿化结节形成均多于模型组(P<0.05)。(2)与对照组比较,模型组细胞内丙二醛含量增加(P<0.05),骨钙素、RUNX2、Ⅰ型胶原蛋白的mRNA与蛋白表达均降低(P<0.05),AMPK mRNA与p-AMPK蛋白表达升高(P<0.05);与模型组比较,黄芪甲苷组细胞内丙二醛含量减少(P<0.05),骨钙素、RUNX2、Ⅰ型胶原蛋白的mRNA与蛋白表达均升高(P<0.05),ERK1/2、AMPK mRNA表达升高(P<0.05),p-AMPK、p-ERK1/2蛋白表达均升高(P<0.05);ERK抑制剂可部分抑制黄芪甲苷的上述作用。(3)结果表明,黄芪甲苷可通过激活ERK/AMPK信号通路促进氧化应激条件下MC3T3-E1细胞的成骨分化。

初级纤毛介导成骨前体细胞系MC3T3-E1传代衰老减低成骨分化能力

背景:在大段骨缺损修复中,由于种子细胞传代等多种因素可引起成骨类细胞衰老,造成组织工程骨植入体内后成骨分化活性降低。近年来,初级纤毛介导细胞衰老的机制已被广泛研究,但“传代衰老-成骨活性减低”的初级纤毛相关机制尚未完全明了。目的:探讨初级纤毛调控成骨性MC3T3-E1细胞传代衰老的可能机制。方法:成骨前体细胞系MC3T3-E1细胞传代至第10代(早期传代)及第40代(晚期传代),同时使用siRNA沉默IFT88阻碍初级纤毛生成,即将细胞分为第10代组、第40代组、第10代+siRNA IFT88-组、第40代+siRNA IFT88-组。各组细胞成骨诱导3 d,采用RT-PCR和Western blot检测衰老标志物CDKN2A(P16)的表达、成骨活性标志物骨形态发生蛋白2和碱性磷酸酶的表达、Hedgehog通路IHH的表达;茜素红染色和初级纤毛免疫荧光染色分析初级纤毛形态;对初级纤毛阳性率与IHH、骨形态发生蛋白2的表达进行Spearman相关性分析。结果与结论:①成骨诱导3 d,第40代组MC3T3-E1细胞的CDKN2A(P16)表达显著高于第10代组,而在siRNA IFT88-干预后差异消失;②第10代组的初级纤毛细胞阳性率高于第40代组,siRNA IFT88-则显著性抑制第10代与第40代细胞的初级纤毛表达;③第10代组MC3T3-E1细胞的碱性磷酸酶及骨形态发生蛋白2的转录活性和蛋白表达均高于第40代组,通过siRNA抑制初级纤毛表达后,上述差异减低或者消失;④初级纤毛细胞阳性率与IHH蛋白表达及骨形态发生蛋白2蛋白表达呈正相关。结果表明:初级纤毛介导了成骨性MC3T3-E1细胞的传代衰老,可调控成骨分化能力。

不同成骨诱导体系对MC3T3-E1成骨分化的影响

目的:明确前成骨细胞MC3T3-E1最佳体外成骨诱导体系。方法:构建不同成骨诱导体系,分别为A组地塞米松0.1μmol/L、抗坏血酸50μg/mL及β-甘油磷酸钠10 mmol/L;B组地塞米松0.01μmol/L、抗坏血酸50μg/mL及β-甘油磷酸钠10 mmol/L;C组地塞米松1μmol/L、抗坏血酸50μg/mL及β-甘油磷酸钠10 mmol/L;D组抗坏血酸50μg/mL及β-甘油磷酸钠10 mmol/L;E组抗坏血酸100μg/mL及β-甘油磷酸钠5 mmol/L。对MC3T3-E1进行为期7 d、14 d的体外成骨诱导,通过碱性磷酸酶染色、茜素红染色对在不同成骨诱导体系作用下MC3T3-E1成骨分化的影响进行分析,通过RT-qPCR检测成骨分化相关基因ALP、Runx2、COL-1、OCN、OPN表达水平,比较不同成骨诱导体系的诱导性能。结果:B、D和E组茜素红定量最优,差异具有统计学意义(P<0.05),诱导7 d的RT-qPCR结果显示C组ALP、Runx2、COL-1的基因表达量最高(P<0.05)。诱导14 d的RT-qPCR结果显示:OCND组表达最高(P<0.05)。结论:地塞米松和抗坏血酸的浓度均对MC3T3-E1的成骨分化产生影响,C组1μmol/L地塞米松、50μg/mL抗坏血酸与10 mmol/Lβ-甘油磷酸钠早期成骨更佳,选择其作为早期成骨验证,D组50μg/mL抗坏血酸与10 mmol/Lβ-甘油磷酸钠晚期成骨更佳,但综合考虑,建议B组0.01μmol/L地塞米松、50μg/mL抗坏血酸与10 mmol/Lβ-甘油磷酸钠成骨诱导体系用于MC3T3-E1体外晚期成骨研究。

温度对过氧化氢抑制前成骨细胞MC3T3-E1细胞增殖和成骨分化的影响

目的探讨温度对过氧化氢(H_(2)O_(2))抑制前成骨细胞增殖和成骨分化的影响。方法取对数生长期MC3T3-E1细胞,随机分为0、450、500、550、600、650μmol·L^(-1)H_(2)O_(2)干预组,分别给予0、450、500、550、600、650μmol·L^(-1)H_(2)O_(2)溶液干预2 h。另取对数生长期MC3T3-E1细胞,随机分为对照组、模型组、低温组和高温组。对照组细胞置于37℃、含体积分数5%CO_(2)培养箱中孵育24 h;模型组细胞置于37℃、含体积分数5%CO_(2)培养箱中孵育24 h,并给予H_(2)O_(2)刺激2 h;低温组细胞置于32℃、含体积分数5%CO_(2)培养箱中孵育24 h,并给予H_(2)O_(2)刺激2 h;高温组细胞置于40℃、含体积分数5%CO_(2)培养箱中孵育24 h,并给予H_(2)O_(2)刺激2 h。采用细胞计数试剂盒-8检测各组细胞增殖能力,实时荧光定量聚合酶链反应法检测细胞中Runt相关转录因子2(RUNX2)、骨桥蛋白(OPN)和骨钙素(OC)mRNA表达水平,Western blot法检测MC3T3-E1细胞中RUNX2、OPN和OC蛋白表达水平。结果0、450、500μmol·L^(-1)H_(2)O_(2)干预组细胞增殖率比较差异无统计学意义(P>0.05);550、600、650μmol·L^(-1)H_(2)O_(2)干预组细胞增殖率显著低于0、450、500μmol·L^(-1)H_(2)O_(2)干预组,且随H_(2)O_(2)浓度增加细胞增殖率显著降低(P<0.05)。为保证后续实验有足够的细胞,选择H_(2)O_(2)的干预浓度为550μmol·L^(-1)。模型组和低温组细胞增殖率显著低于对照组和高温组,低温组细胞增殖率显著低于模型组(P<0.05);对照组与高温组细胞增殖率比较差异无统计学意义(P>0.05)。模型组和高温组细胞中RUNX2 mRNA相对表达量显著高于对照组和低温组,低温组细胞中RUNX2 mRNA相对表达量显著低于对照组(P<0.05);模型组与高温组细胞中RUNX2 mRNA相对表达量比较差异无统计学意义(P>0.05)。模型组、低温组和高温组细胞中OPN mRNA相对表达量显著高于对照组,低温组和高温组细胞中OPN mRNA相对表达量显著高于模型组,低温组细胞中OPN mRNA相对表达量显著高于高温组(P<0.05)。模型组、低温组和高温组细胞中OC mRNA相对表达量显著高于对照组,低温组和高温组细胞中OC mRNA相对表达量显著高于模型组(P<0.05);低温组与高温组细胞中OC mRNA相对表达量比较差异无统计学意义(P>0.05)。模型组、低温组和高温组细胞中RUNX2、OPN和OC蛋白相对表达量显著低于对照组(P<0.05)。低温组细胞中RUNX2、OPN蛋白相对表达量显著低于模型组和高温组,OC蛋白相对表达量显著低于高温组(P<0.05);低温组与模型组细胞中OC蛋白相对表达量比差异无统计学意义(P>0.05)。高温组细胞中RUNX2、OPN和OC蛋白相对表达量显著高于模型组(P<0.05)。结论H_(2)O_(2)可抑制MC3T3-E1细胞增殖和成骨分化,低温可增强H_(2)O_(2)对MC3T3-E1细胞增殖和成骨分化的抑制作用,高温可缓解H_(2)O_(2)对细胞增殖和成骨分化的抑制作用。RUNX2、OPN和OC蛋白可能在温度调控细胞增殖和成骨分化的过程中发挥重要作用。

祛湿健骨方对MC3T3-E1细胞成骨分化能力的促进作用研究

目的探讨祛湿健骨方对MC3T3-E1细胞的作用机理。方法将祛湿健骨方配成不同浓度溶液(0.005、0.025、0.05、0.1、0.2、0.4 mg/mL),用不同浓度祛湿健骨方对细胞进行干预,干预48 h后,采用CCK-8法检测细胞增殖率,筛选最佳药物浓度。将MC3T3-E1细胞制成细胞悬液,随机分为对照组、地塞米松组、低剂量组、中剂量组、高剂量组,接种至六孔板。待细胞贴壁达到80%后进行造模(对照组不添加药物;地塞米松组使用地塞米松干预;低剂量组、中剂量组、高剂量组分别用相应浓度的祛湿健骨方+地塞米松进行干预)48 h后更换为成骨诱导培养基进行培养。诱导15 d后,测定各组细胞的碱性磷酸酶(Alkaline phosphatase,ALP)含量和Runt相关转录因子2(Runt-related transcription factor 2,RUNX2)、骨细胞特异性转录因子(Osterix,OSX)蛋白的表达量。结果经CCK-8实验结果对比,药物筛选前3位存活率浓度为0.1 mg/mL(低浓度)、0.2 mg/mL(中浓度)、0.4 mg/mL(高浓度)。与对照组相比,地塞米松组、低剂量组、中剂量组、高剂量组细胞ALP活性均降低差异有统计学意义(P<0.05);与地塞米松组相比,低剂量组、中剂量组差异无统计学意义(P>0.05),高剂量组细胞ALP活性升高,差异有统计学意义(P<0.05)。与对照组比较,中剂量组、低剂量组、地塞米松组细胞的RUNX2、OSX蛋白表达均降低,差异有统计学意义(P<0.05),高剂量组细胞OSX和RUNX2蛋白表达差异无统计学意义(P>0.05);与地塞米松组比较,高剂量组OSX和RUNX2蛋白表达差异均有统计学意义(P<0.05)。结论祛湿健骨方能够促进MC3T3-E1细胞的成骨分化能力,其可能是通过调节RUNX2、OSX等骨形成相关蛋白,以此纠正骨形成与骨吸收的平衡,达到治疗骨质疏松症的作用。

微小RNA-214靶向调控PTEN对成骨细胞MC3T3-E1增殖、分化、矿化的影响及机制研究

目的:探讨微小RNA-214(miR-214)靶向调控第10号染色体丢失性磷酸酶及张力蛋白同源基因(PTEN)对成骨细胞MC3T3-E1增殖、分化、矿化的影响及机制。方法:将成骨细胞MC3T3-E1分为miR-124 mimic组(转染miR-124 mimic)、miR-124 NC组(转染miR-124 NC)、pcDNA3.1-PTEN组(转染pcDNA3.1-PTEN)、miR-124 mimic+pcDNA3.1-PTEN组(转染miR-124 mimic+pcDNA3.1-PTEN)。采用在线生信预测miR-124和PTEN靶向结合位点,通过双荧光素酶报告基因进行验证。采用实时荧光定量聚合酶链式反应(RT-qPCR)检测细胞miR-124和PTEN mRNA表达。采用CCK-8法检测细胞增殖。采用碱性磷酸酶活性测定检测细胞分化能力。采用茜素红染色和骨钙素水平测定检测细胞的矿化。采用Werstern blot检测PTEN、Ⅰ型胶原蛋白(ColⅠ)、骨桥蛋白(OPN)、磷酸化磷脂酰肌醇3-激酶(p-PI3K)、磷酸化蛋白激酶B(p-AKT)水平。结果:与miR-124 NC组比较,miR-124 mimic组野生型PTEN的荧光素酶活性降低(均P<0.05)。与miR-124 NC组比较,miR-124 mimic组miR-124及p-PI3K、p-AKT蛋白表达升高,PTEN mRNA和蛋白、细胞增殖率、碱性磷酸酶活性、ColⅠ和OPN蛋白、细胞矿化率和骨钙素水平降低,而pcDNA3.1-PTEN组则相反(均P<0.05)。与miR-124 mimic组比较,miR-124 mimic+pcDNA3.1-PTEN组p-PI3K、p-AKT蛋白表达降低,PTEN mRNA和蛋白、细胞增殖率、碱性磷酸酶活性、ColⅠ和OPN蛋白、细胞矿化率和骨钙素水平升高(均P<0.05)。结论:miR-214通过靶向下调PTEN蛋白表达激活PI3K/AKT信号通路,从而调控成骨细胞MC3T3-E1增殖、分化和矿化。

人牙周膜干细胞来源外泌体干预成骨细胞MC3T3-E1的增殖和分化

背景:人牙周膜干细胞具有较强的成骨分化能力,人牙周膜干细胞来源外泌体作为牙周膜干细胞分泌的主要成分,对成骨细胞MC3T3-E1增殖和成骨分化的影响尚不明确。目的:探讨人牙周膜干细胞来源外泌体对MC3T3-E1细胞增殖和分化的影响。方法:采用酶消化法分离及培养人牙周膜干细胞,超速离心法提取人牙周膜干细胞来源外泌体,通过透射电镜、粒径分析及Western blot方法对人牙周膜干细胞来源外泌体进行鉴定;CCK8法检测不同质量浓度人牙周膜干细胞来源外泌体对MC3T3-E1细胞增殖的影响,茜素红染色观察100 mg/L人牙周膜干细胞来源外泌体对MC3T3-E1细胞成骨矿化的影响,Western blot检测100 mg/L人牙周膜干细胞来源外泌体干预前后MC3T3-E1细胞内MEK和ERK的磷酸化水平。结果与结论:①透射电镜观察可见外泌体为脂质双分子层形成的囊泡结构,粒径检测显示外泌体直径分布在50-120 nm,集中在79.86 nm,Western blot检测结果显示提取的外泌体中含有CD81,CD63,TSG101的表达;②与对照组相比,人牙周膜干细胞来源外泌体对MC3T3-E1细胞的增殖具有促进作用,且作用呈剂量依赖性;③与对照组相比,人牙周膜干细胞来源外泌体组MC3T3-E1细胞能够形成更多的钙结节;与对照组相比,人牙周膜干细胞来源外泌体组MC3T3-E1细胞内p-MEK及p-ERK蛋白表达量升高;④结果表明,人牙周膜干细胞来源外泌体可以显著促进MC3T3-E1增殖和成骨分化,推测可能与其激活MEK/ERK信号通路有关。

SLA-Bio处理对纯钛表面MC3T3-E1细胞黏附行为的影响

目的在传统喷砂酸蚀(SLA)处理基础上对纯钛表面进行喷砂、蚀刻和生物矿化(SLA-Bio)处理,观察其表面MC3T3-E1前成骨细胞的黏附铺展行为,以期为纯钛种植体表面改性提供更多研究方向。方法将纯钛片分为SLA组(TiO_(2)砂粒喷砂+HCI/H_(2)SO_(4)混合液酸蚀)和SLA-Bio组(SLA处理后再进行矿化处理14 d),通过SEM-EDS观察钛片表面形貌并分析其表面元素构成。于2组钛片表面接种MC3T3-E1细胞,分别于接种后1 h、6 h、24 h取出钛片,MTT法计算并比较2组钛片表面细胞黏附率,通过荧光染色观察、Image Pro Plus软件分析计算,比较不同表面MC3T3-E1细胞铺展行为及形态因子的差异。结果SLA组钛片表面呈蜂窝状、大小不一、深浅不等的不规则孔洞结构,SLA-Bio组钛片表面可见多孔微纳米球状羟磷灰石(hydroxyapatite,HA)沉积物,球体表面可见针状纳米微粒;MC3T3-E1细胞接种后1 h、6 h、24 h时,SLA-Bio组细胞黏附率均明显高于SLA组(P<0.05),SLA-Bio组细胞形态因子均明显低于SLA组(P<0.05);细胞荧光染色结果显示,与SLA组相比,SLA-Bio组在接种后各个时间段均呈现更好的黏附伸展形态。结论SLA-Bio处理可在纯钛表面形成多孔微纳米球状HA沉积物;SLA-Bio表面较SLA表面更有利于MC3T3-E1细胞的黏附和伸展,可能促进种植体骨结合的过程。

miR-210-3p通过自噬调控MC3T3-E1细胞成骨分化的机制研究

目的:探讨微小RNA-210-3p(microRNA-210-3p,miR-210-3p)通过自噬对小鼠成骨细胞系MC3T3-E1成骨分化的影响。方法:(1)采用脂质体转染法构建miR-210-3p过表达或沉默的MC3T3-E1细胞模型,设置阴性对照(negative control,NC)mimic组、miR-210-3p mimic组、NC inhibitor组和miR-210-3p inhibitor组,Western blot、RT-qPCR和免疫荧光法检测MC3T3-E1细胞成骨分化相关指标及自噬相关指标的变化,茜素红染色法观察矿化结节形成情况。(2)用雷帕霉素(rapamycin,RAPA)和3-甲基腺嘌呤(3-methyladenine,3-MA)分别构建自噬激活和抑制模型,设置control组、RAPA组和3-MA组,Western blot、RT-qPCR和免疫荧光法检测自噬激活或抑制后MC3T3-E1细胞成骨分化相关指标的变化,茜素红染色法观察矿化结节形成情况。(3)设置NC mimic组、NC mimic+RAPA组和miR-210-3p mimic+RAPA组,Western blot和RT-qPCR检测各组MC3T3-E1细胞成骨分化相关指标的变化。结果:(1)与NC mimic组相比,miR-210-3p mimic组细胞成骨分化指标的mRNA和蛋白表达水平显著升高(P<0.05),细胞内Runx2免疫荧光强度升高,矿化结节数目增加,细胞自噬水平显著降低(P<0.05)。与NC inhibitor组相比,miR-210-3p inhibitor组细胞成骨分化指标的mRNA和蛋白表达水平显著降低(P<0.05),细胞内Runx2疫荧光强度降低,矿化结节数目减少,细胞自噬水平显著升高(P<0.05)。(2)与control组相比,3-MA组细胞成骨分化指标的mRNA和蛋白表达水平显著升高(P<0.05),细胞内Runx2免疫荧光强度升高,而RAPA组细胞成骨分化指标的mRNA和蛋白表达水平显著降低(P<0.05),细胞内Runx2免疫荧光强度降低。(3)miR-210-3p过表达可逆转RAPA对MC3T3-E1细胞成骨分化的抑制作用(P<0.01)。结论:miR-210-3p可通过降低自噬水平促进MC3T3-E1细胞的成骨分化。

多西环素通过MEK/ERK信号通路促进MC3T3-E1细胞株体外成骨分化

目的:研究在体外条件下多西环素(doxycycline,DOX)对前成骨细胞株MC3T3-E1成骨分化的影响及可能机制。方法:在成骨诱导剂体外诱导MC3T3-E1细胞株成骨分化条件下,茜素红染色检测成骨细胞分化;实时定量PCR检测DOX对MC3T3-E1细胞相关成骨基因OCN、Runx2的影响;用DOX、MEK抑制剂(U0126)单独或联合处理MC3T3-E1细胞后,Western blot检测N-cadherin、p-MEK及p-ERK等蛋白的表达。结果:在MC3T3-E1细胞株体外成骨诱导分化中,加入DOX可以增强茜素红染色阳性率。DOX上调MC3T3-E1细胞相关成骨基因OCN、Runx2的表达。DOX处理MC3T3-E1细胞后,其N-cadherin蛋白表达水平下降(P<0.05),p-MEK和p-ERK蛋白的表达增加(P<0.05)。而MEK拮抗剂(U0126)则显著上调N-cadherin蛋白表达水平,同时降低p-MEK、p-ERK水平。用U0126联合DOX处理MC3T3-E1细胞后,DOX对N-cadherin、p-MEK和p-ERK蛋白水平的影响可被U0126拮抗。在MC3T3-E1细胞株体外成骨诱导分化中,同时存在DOX和U0126时,茜素红染色阳性率低于单独DOX组。结论:DOX可以促进MC3T3-E1细胞株的体外成骨分化;而DOX的这一效应可能是通过MEK-ERK信号通路参与完成的。

牛骨肽钙螯合物制备、表征及其促MC3T3-E1细胞成骨活性

目的:为制备人体高效吸收利用的补钙剂并探究其对MC3T3-E1细胞成骨活性的影响。方法:对牛骨多肽进行钙螯合处理,以钙螯合能力为考察指标,通过响应面方法确定最佳制备条件;利用红外光谱、X射线衍射和原子吸收等方法探究肽钙螯合物的结构特性及其稳定性;通过细胞实验探究牛骨肽钙螯合物对MC3T3-E1细胞增殖、分化和矿化活性的影响。结果:制备牛骨肽钙螯合物的最佳条件为肽钙质量比2.97∶1、温度62.54℃、pH 9.06。在该条件下,钙螯合能力达到55.65μg/mg。光谱结构分析结果表明氨基氮、羟基氧和羧基氧是钙主要螯合位点,二者之间主要通过配位键结合,且肽螯合钙后分子质量增加;此外,牛骨肽钙螯合物稳定性受温度影响较小,但对pH值较敏感。MC3T3-E1细胞实验结果表明肽钙螯合物具有明显促MC3T3-E1细胞增殖、分化和矿化活性的作用。结论:制备的牛骨肽钙螯合物具有潜在的促MC3T3-E1细胞成骨活性功效。

MC3T3-E1细胞成骨模型的应用及研究进展

骨形成与骨重建涉及各种细胞的协同作用。通过各种体外培养模型,在了解成骨过程的生物学方面取得了显著进展。当前,骨组织工程研究火热,但由于原代人成骨细胞十分有限,这些细胞模型越来越多地被应用。MC3T3-E1细胞是前骨细胞,该细胞在研究骨骼疾病和骨缺损的细胞治疗及组织工程方面具有较大潜力。本文全面回顾了MC3T3-E1细胞成骨模型的培养、鉴定及应用等方面内容。此外,还进一步讨论了该模型的优缺点并提出了几点展望。

松油烯4醇的抑菌性及促进MC3T3-E1细胞成骨分化作用

背景:有研究发现,松油烯4醇对于种植体周围炎相关致病菌表现出明显的抑菌活性,当应用于钛种植体表面时能有效减少表面生物膜形成,降低种植体周围炎的发生,但是有关其生物安全性的研究不多。目的:分析松油烯4醇对金黄色葡萄球菌、变异链球菌的抗菌效果,以及其对MC3T3-E1细胞生长与成骨分化的影响。方法:将松油烯4醇以不同体积分数溶于二甲基亚砜中,检测松油烯4醇溶液对金黄色葡萄球菌和变异链球菌的最低抑菌浓度及最低杀菌浓度,并采用抑菌圈实验检测1/2最低抑菌浓度、最低抑菌浓度及最低杀菌浓度松油烯4醇的抗菌效果。以不同浓度(0%,0.3%,0.2%,0.1%,均为体积分数)松油烯4醇的培养基或钙化诱导液处理MC3T3-E1细胞,采用CCK-8实验检测细胞的增殖活性,罗丹明-鬼笔环肽染色观察细胞骨架,碱性磷酸酶活性实验检测细胞分化能力,茜素红染色观察矿化结节形成,RT-PCR检测Runx2、骨钙素mRNA的表达。结果与结论:①松油烯4醇溶液对变异链球菌的最低抑菌浓度为0.1%、最低杀菌浓度为0.4%,对金黄色葡萄球菌的最低抑菌浓度为0.03%、最低杀菌浓度为0.125%;随着浓度的增加,松油烯4醇溶液对两种细菌的抑菌圈直径增加(P<0.05);②CCK-8实验显示,松油烯4醇可促进MC3T3-E1细胞的增殖,其中以浓度0.2%组最明显;③罗丹明-鬼笔环肽染色显示,松油烯4醇可促进MC3T3-E1细胞的黏附;④碱性磷酸酶活性与茜素红染色显示,松油烯4醇均可促进MC3T3-E1细胞的早期分化与矿化,其中以浓度0.2%组最明显;⑤RT-PCR检测显示,钙化诱导1 d时,0.3%,0.2%,0.1%组Runx2 mRNA的表达高于0%组(P<0.05);钙化培养7,14 d时,0.2%,0.1%组Runx2、骨钙素mRNA的表达高于0.3%,0%组(P<0.05);⑥结果表明,松油烯4醇可以抑制金黄色葡萄球菌及变异链球菌的生长,促进MC3T3-E1细胞的增殖、分化和矿化。

MC3T3-E1细胞成骨模型的建立及局部黏着斑激酶表达的研究

目的:通过化学诱导手段建立MC3T3-E1细胞成骨模型,探讨局部黏着斑激酶(FAK)基因表达与成骨细胞形成的关系,了解FAK对成骨分化的影响。方法:观察MC3T3-E1细胞成骨诱导前后细胞形态,茜素红化学染色检测矿化情况,实时荧光定量PCR检测成骨标志物Runx2、ALP的表达,同时分析FAK在成骨过程中的表达情况。结果:MC3T3-E1细胞成骨诱导3 d后细胞呈长梭形或多角形;第21、28 d时,茜素红染色可见矿化结节;成骨标志物Runx2、ALP的表达呈持续升高的趋势,FAK的表达总体呈升高趋势,在第7 d时略有下降。结论:FAK的表达与成骨相关基因的表达趋势基本一致,提示FAK可能在MC3T3-E1细胞成骨过程中发挥一定作用。