转录因子Osterix对成骨细胞Col1a1基因的反式激活作用

Osterix（Osx）是一种具有锌指结构的转录因子,对骨形成十分重要. 但到目前为止,直接接受Osterix调控的靶基因尚不清楚.用骨形态发生蛋白2（bone morphogenetic protein 2,BMP2）诱导原代培养小鼠成骨细胞的骨分化,定量RT PCR检测Ⅰ型胶原蛋白(collagen Ⅰ a 1, Col1a1)与Osx的转录水平.结果发现,二者的转录时相具有相同的变化模式.为了确定二者之间的关系,采用腺病毒表达系统在原代成骨细胞中过表达Osx. 数据表明,Osx能够明显上调Col1a1的转录水平.用EMSA（electromobility shift assay）检测这些过表达Osx基因的成骨细胞核抽提物,迁移条带的出现表明,Osx能够直接与Col1a1的启动子相结合.结果提示,在原代培养的成骨细胞中,Osterix通过直接与启动子相结合,调控Col1a1基因的转录.     

骨形态发生蛋白2通过Smad途径上调Osterix的表达

Osterix（Osx）是一种重要的调控成骨细胞分化的具有锌指结构的转录因子．骨形态发生蛋白2（bone morphogenetic protein 2, BMP2）能够上调Osx的表达,但其分子机制并不清楚．采用实时定量RT-PCR方法检测到BMP2诱导成骨相关细胞C3H10T1/2, MC3T3-E1, C2C12中Osx的转录水平显著上调,并且与成骨分化指标Col1a1, osteocalcin具有相似的表达动力学特征．而且,在C3H10T1/2细胞中过表达负显性（dominant negative, DN）Osx基因,能够有效抑制BMP2诱导的成骨分化．过表达BMP/Smad信号通路抑制蛋白Smad6,能够抑制Osx转录水平的上调．但是通过荧光素酶报告载体对Osx的启动子-1254～+85区域进行分析后未发现接受BMP通路调控的启动子区域．上述结果表明,BMP2能够通过Smad途径上调Osx的表达,并对成骨分化的过程具有十分重要的作用．     

人脐带间充质干细胞的分离培养与鉴定简

目的：建立并优化人脐带间充质干细胞分离纯化方法,并对其表面标志与多向分化潜能进行鉴定。方法：收集健康足月产胎儿脐带组织,采用组织块贴壁法进行原代培养,流式细胞仪对其表面标志进行检测,通过向成骨成脂分化对其多向分化潜能进行鉴定,RT-PCR对其干细胞特性基因Oct4、Nanog、Sox2、Nestin进行检测。结果：采用组织块贴壁法可在2周左右获得大量间充质干细胞,培养的细胞经流式细胞仪检测,高表达CD29、CD44、CD105、CD106,低表达CD34、CD45;经成骨成脂诱导2周后可分化为成骨细胞和成脂细胞,RT-PCR检测发现原代细胞表达Oct4、Nanog、Sox2、Nestin基因。结论：人脐带间充质干细胞可在体外扩增培养,具有多向分化潜能,可作为组织工程种子细胞来源。     

人脐带间充质干细胞的分离培养与鉴定

目的:建立并优化人脐带间充质干细胞分离纯化方法,并对其表面标志与多向分化潜能进行鉴定。方法:收集健康足月产胎儿脐带组织,采用组织块贴壁法进行原代培养,流式细胞仪对其表面标志进行检测,通过向成骨成脂分化对其多向分化潜能进行鉴定,RT-PCR对其干细胞特性基因Oct4、Nanog、Sox2、Nestin进行检测。结果:采用组织块贴壁法可在2周左右获得大量间充质干细胞,培养的细胞经流式细胞仪检测,高表达CD29、CD44、CD105、CD106,低表达CD34、CD45;经成骨成脂诱导2周后可分化为成骨细胞和成脂细胞,RT-PCR检测发现原代细胞表达Oct4、Nanog、Sox2、Nestin基因。结论:人脐带间充质干细胞可在体外扩增培养,具有多向分化潜能,可作为组织工程种子细胞来源。     

microRNAs参与韧带成纤维细胞成骨分化相关分子表达的调节

韧带成纤维细胞成骨分化与强直性脊柱炎等多种异位骨化相关性疾病有关,但其机制尚不清楚.本研究目的在于观察韧带成纤维细胞在成骨分化过程中microRNA和mRNA的表达谱变化,以期为揭示成纤维细胞成骨分化机制提供研究基础.原代培养韧带成纤维细胞、地塞米松、抗坏血酸和β 磷酸甘油体外诱导其成骨分化, RT-PCR检测成骨标志物骨钙素和Runx2的表达.采用表达谱基因芯片分析诱导0、7、14 d后韧带成纤维细胞的microRNAs和mRNAs表达,并用实时定量PCR（RT-qPCR）和Western印迹方法验证生物信息学分析结果.结果显示,与未诱导前相比,成骨分化第7 d有66个microRNAs和640个mRNA表达上调,94个microRNAs和744个mRNA表达下调;成骨分化第14 d有58个microRNAs和781个mRNA表达上调,96个microRNAs和603个mRNA表达下调.实时定量PCR和Western印迹验证结果显示,miR-29b在成骨分化过程中表达上调,TGFβ3表达水平降低,与芯片结果一致,miR-29b通过抑制TGFβ3蛋白的翻译来促进Runx2的表达,从而促进韧带成纤维细胞向成骨细胞分化.韧带成纤维细胞成骨分化过程中,microRNA调控基因及mRNA差异表达基因除涉及BMPs、Wnt和Ihh等信号通路外,在成纤维细胞成骨分化过程中可能还存在其它的新机制.     

大戟苷抑制大鼠骨髓间充质干细胞成骨分化

目的:观察泽漆主要活性成分大戟苷(euphornin)对大鼠骨髓间充质干细胞(rMSC)成骨分化的影响。方法:从大鼠股骨中分离培养rMSC,并诱导其成骨分化。用MTT法检测细胞增殖情况,通过茜素红染色,碱性磷酸酶(ALP)活性检测和钙含量测定分别定性、定量地判断其在成骨分化中的效果。实时定量PCR(Q-PCR)检测主要成骨标志因子骨桥蛋白(OPN)和一型胶原蛋白(COL-Ⅰ)及主要转录因子骨形成蛋白2(BMP2)、Runt相关转录因子2(Runx2)和Osterix(Osx)mRNA的表达。结果:大戟苷能剂量依赖性地抑制rMSC成骨分化,并一定程度地抑制其细胞增殖。COL-Ⅰ和OPN的表达在第4、8天分别有显著下降。BMP2、Runx2和Osx等关键转录因子的表达也被明显抑制。结论:大戟苷能抑制rMSC成骨分化,其作用主要是通过抑制BMP通路相关因子的表达而实现的。     

洛伐他汀促进成骨细胞增殖、BMP-2表达和矿化的实验研究

目的研究洛伐他汀对体外培养大鼠颅骨成骨细胞生物学功能的影响,探讨其促进骨形成的作用机制.方法洛伐他汀作用于体外培养大鼠颅骨成骨细胞,化学染色观察对成骨细胞矿化结节形成的影响;用免疫细胞化学单标计数测定成骨细胞增殖率及染色吸光度测定BMP-2的表达的变化;BMP-2和BrdU免疫双标染色吸光度测定新生成骨细胞BMP-2的表达情况.结果实验组成骨细胞矿化结节的数量和面积、细胞增殖率及BMP-2的表达明显高于空白对照组(P<0.05);实验组新生成骨细胞BMP-2的表达显著高于对照组(P<0.01).结论洛伐他汀可促进成骨细胞的增殖、分化、BMP-2的表达和矿化结节的形成,从而发挥促进骨形成的作用.     

力生长因子E肽对成骨细胞增殖及基因表达的影响

为了探索力生长因子羧基端E结构域的后24个氨基酸组成的短肽(MGF-Ct24E)对成骨细胞生物学活性的影响,通过组织块培养法获得大鼠原代成骨细胞,采用MTT法和流式细胞仪检测细胞的增殖及细胞周期分布情况,基因芯片技术检测细胞基因表达谱,并用定量PCR实验验证芯片检测结果。结果显示MGF-Ct24E组的细胞增殖活性明显高于对照组,且在培养第一天促增殖效果最为显著。细胞周期结果显示MGF-Ct24E显著提高了S期和G2/M期的细胞所占比例。基因芯片检测发现差异表达基因共1397个,其中上调922,下调475,且差异表达的基因主要是关于细胞的增殖分化调节,生长因子结合和活性调节等方面。MGF-Ct24E对成骨细胞的这种增殖分化调控提示MGF-Ct24E在促进骨修复方面有着潜在的应用价值。     

体外培养所形成的细胞外基质对MC3T3-E1细胞生长和分化的影响

细胞外基对组织细胞起支持、保护、营养作用,对细胞的增殖、分化有重要影响,在细胞和组织工程中,应该充分考虑细胞外基质的作用。本研究首先脱去培养板中融合培养的原代小鼠心肌成纤维细胞和成骨细胞,获得两种体外形成的细胞外基质包被的培养板,其中成骨细胞细胞外基质中含有骨形成蛋白2。然后将MC3T3-E1成骨前体细胞接种在这种培养板中,发现成纤维细胞胞外基质包被的培养板中的细胞增殖活性最高,而成骨细胞胞外基质包被的培养板中细胞的碱性磷酸酶活性、骨形成蛋白2和骨桥蛋白的相对蛋白表达量最高,细胞外钙沉积量比其他组高1倍左右。结果表明：包被在培养板上的这两种细胞外基质有不同的生物活性,成纤维细胞胞外基质可促进成骨前体细胞增殖,成骨细胞胞外基质可促进成骨前体细胞骨向分化。     

Rho激酶抑制剂Y-27632促进大鼠成骨细胞早期分化

已知Rho激酶抑制剂可调控细胞骨架重建,激活相关转录因子,进而促进细胞分化。然而,关于Rho激酶抑制剂对细胞骨架和成骨细胞分化的影响及两者之间关系尚未见报道。本研究旨在阐明Rho激酶抑制剂Y 27632调控细胞骨架重建,促进成骨分化。取新生SD大鼠头盖骨组织体外培养细胞传至第3代,给予Rho激酶抑制剂Y-27632进行干预。采用罗丹明标记的鬼笔环肽对细胞骨架进行细胞化学染色。结果显示,培养1 d和2 d,Rho激酶抑制剂Y-27632处理的细胞呈现多角形,并伴有部分伪足形成。细胞培养4 d和7 d,Y-27632处理的细胞碱性磷酸酶（alkaline phosphatase, ALP）活性明显增加（P<0.01）。实时定量PCR揭示,加Y-27632处理细胞的骨分化相关基因Runx2、Alp、β-catenin(β-cat)、osteopontin(Opn)的mRNA表达水平均显著高于对照细胞（P<0.05或P<0.01）。以上结果证明,Rho激酶抑制剂Y 27632能够影响大鼠成骨细胞的形态,并有促进其分化作用。本研究为骨代谢疾病及组织工程的研究提供了新的线索和启示。     

Rapamycin inhibits osteoblast proliferation and differentiation in MC3T3-E1 cells and primary mouse bone marrow stromal cells

While the roles of the mammalian target of rapamycin (mTOR) signaling in regulation of cell growth, proliferation, and survival have been well documented in various cell types, its actions in osteoblasts are poorly understood. In this study, we determined the effects of rapamycin, a specific inhibitor of mTOR, on osteoblast proliferation and differentiation using MC3T3-E1 preosteoblastic cells (MC-4) and primary mouse bone marrow stromal cells (BMSCs). Rapamycin significantly inhibited proliferation in both MC-4 cells and BMSCs at a concentration as low as 0.1 nM. Western blot analysis shows that rapamycin treatment markedly reduced levels of cyclin A and D1 protein in both cell types. In differentiating osteoblasts, rapamycin dramatically reduced osteoblast-specific osteocalcin (Ocn), bone sialoprotein (Bsp), and osterix (Osx) mRNA expression, ALP activity, and mineralization capacity. However, the drug treatment had no effect on osteoblast differentiation parameters when the cells were completely differentiated. Importantly, rapamycin markedly reduced levels of Runx2 protein in both proliferating and differentiating but not differentiated osteoblasts. Finally, overexpression of S6K in COS-7 cells significantly increased levels of Runx2 protein and Runx2 activity. Taken together, our studies demonstrate that mTOR signaling affects osteoblast functions by targeting osteoblast proliferation and the early stage of osteoblast differentiation.