含硅羟基磷灰石调节巨噬细胞极性促进成骨分化机制研究

目的探讨无机骨再生修复材料含硅羟基磷灰石(si-HA)通过调节巨噬细胞极性转换促进小鼠前成骨细胞MC3T3-E1(3T3)的增殖及成骨分化的作用机制。方法制备羟基磷灰石(HA)和si-HA纳米粒子,以10 mg/L的剂量刺激小鼠RAW264.7巨噬细胞(RAW,分别为HA组和si-HA组),另设Control组(10%FBS的DMEM培养基)。分析RAW细胞的极化状态及炎性因子的表达水平。收集完全培养基、HA和si-HA纳米粒子刺激RAW细胞3 d后获得的上清液,制备RAW条件培养基、HA+RAW条件培养基和si-HA+RAW条件培养基,并培养小鼠3T3前成骨细胞(分别为RAW组、HA+RAW组和si-HA+RAW组),并设空白对照组(完全培养基),检测各组细胞增殖和成骨相关基因[M1极化标志物诱导型一氧化氮合酶(iNOS)、M2极化标志物Arginase基因及促炎、抗炎因子肿瘤坏死因子(TNF)-α、白细胞介素(IL)-1β、IL-6、IL-10和IL-1ra]的表达水平。结果si-HA组巨噬细胞iNOS、TNF-α、IL-1βmRNA表达水平低于Control组和HA组,Arginase、IL-10和IL-1ra mRNA表达水平高于Control组和HA组(P<0.05);IL-6 mRNA表达水平低于HA组(P<0.05),与Control组差异无统计学意义。si-HA+RAW组3T3细胞增殖能力、碱性磷酸酶(ALP)活性及矿化结节形成明显强于空白对照组、RAW组和HA+RAW组(P<0.05)。培养14 d时,si-HA+RAW组3T3细胞ALP、OCN、OPN、Col-1、Runx2 mRNA表达水平均高于其他3组(P<0.05)。结论si-HA纳米粒子可诱导巨噬细胞产生较有利的骨免疫微环境,增强3T3细胞的增殖和成骨分化。