骨细胞微环境仿生模拟技术

骨细胞是生长于骨组织中的重要功能性细胞,承载着力学感知、骨重建平衡、机体矿物质代谢和内稳态调节等多种重要功能.骨陷窝-骨小管网络系统为骨细胞生长和功能发挥提供了稳定的结构微环境,骨基质的主要成分Ⅰ型胶原蛋白和羟基磷灰石是骨细胞黏附、细胞与细胞以及细胞与细胞外基质相互作用的生化微环境基础.而骨细胞多种生理功能的发挥离不开其对周围力学微环境变化的感知与响应.此外,骨细胞对周围环境非常敏感,微环境结构、生化组成和力学刺激的变化会对骨细胞结构和功能产生较大影响.因此,在微环境基础上研究骨细胞的结构和功能,是阐明骨细胞力学感知机制、发现骨细胞新的生物学功能的前提.然而,骨陷窝-骨小管网络系统复杂的结构和坚硬的质地,给在体研究带来了很大的困难.体外构建骨细胞仿生微环境成为骨细胞结构功能研究的必经之路.本文系统介绍了骨细胞的结构、生化和力学微环境,回顾了体外骨细胞微环境仿生模拟技术的最新进展,旨在为骨基础生物学、组织工程和再生医学的发展提供参考.     

强磁重力环境对人成骨细胞发动蛋白-2表达和定位的影响

研究强磁重力环境对人成骨细胞MG-63中发动蛋白-2表达和分布的影响.采用大梯度超导磁体模拟空间重力环境,该超导磁体可以提供3种不同的强磁重力环境(high magnetic gravi-tational environment,HMGE),即0 g(12 T),1 g(16 T)和2 g(12 T).将MG-63细胞分别在0 g(12 T)、1 g(16 T)、2 g(12 T)及对照环境(1 g,地磁)中培养24 h后,采用Real Time PCR、Western印迹以及激光扫描共聚焦显微术等方法检测HMGE对发动蛋白-2的表达及定位的影响.结果显示,与对照组相比,0 g(12 T)、1 g(16 T),2 g(12T)环境处理组MG-63细胞中发动蛋白-2在mRNA上的表达量分别上调6.43、15.57、1.29倍;在蛋白质水平上,0 g(12 T)、1 g(16 T)环境处理组细胞发动蛋白-2分别上调89%和7%,而2 g(12 T)环境处理组则下调41%;在对照组中发动蛋白-2弥散分布于细胞质中,而0 g(12 T)处理组发动蛋白-2则有从细胞边缘向核周集中的趋势.上述结果说明强磁重力环境影响了发动蛋白-2在MG-63细胞中的表达和定位.     

二维回转培养对MLO-Y4骨样细胞PKD2表达定位及胞内钙信号的影响

目的：PKD2（polycystin2,多囊肾病蛋白2）能够在细胞膜上形成无选择性的阳离子通道,在肾上皮细胞中PKD2与初级纤毛共定位,通过改变胞内的钙信号过程参与细胞对力学刺激的响应。本实验通过二维回转培养来模拟失重效应,旨在探讨二维回转培养对MLO-Y4骨样细胞PKD2表达定位,及胞内钙信号的影响。初步了解PKD2在小鼠骨样细胞MLO-Y4响应力学刺激过程中起的作用。方法：采用二维回转培养骨样细胞MLO-Y4,用RT-PCR和western blotting检测PKD2的表达,用荧光共聚焦显微镜检测细胞中PKD2与初级纤毛的定位及细胞内钙离子含量。结果：与对照组相比,在二维回转培养后,骨样细胞MLO-Y4的PKD2表达在mRNA和蛋白水平都有明显的下降,PKD2、PKD1（polycystin1,多囊肾病蛋白1）和乙酰化的α-tubulin共定位,同时二维回转培养降低了细胞内钙离子含量。结论：在二维回转培养下,PKD2可能通过调节自身表达来改变细胞膜上PKD通道的数目和开放情况来影响细胞内钙离子含量,参与骨细胞对细胞外应力的感受过程,其详细机制还有待进一步实验研究。这将对探讨骨细胞响应力学刺激的具体机制提供重要的理论依据。     

水分胁迫对春小麦苗期叶肉细胞和气孔数的影响

利用显微摄像系统与离析法对甘肃陇中６个品种春小麦不同水分状况下苗期的叶肉细胞和叶片气孔数目进行观测,发现不同环数叶肉细胞占总人细胞的百分比在不同水分胁迫下和不同品种间均未表现出显著差异。随胁迫强度的增大,各品种不同叶肉细胞的宽试和高度都由分散分布向某一值集中,且在同一水分状况下,不同环数叶肉细胞随品种的变化趋势几乎一致。叶片上、下表皮（即为近、远轴叶表皮,下同）气孔数在不同水分胁迫下的变化不同,但     

骨细胞功能研究进展

骨细胞(osteocyte)是骨组织中含量最为丰富的细胞,其寿命甚至可接近机体的寿命.骨细胞是一种活动的、具有多种功能的细胞.作为骨机械应力的直接感受器,骨细胞不仅可以将机械应力信号转化为生化信号,并且可将信号传递到骨组织其他类型细胞、调控其功能活动;此外,骨细胞还具有调整骨陷窝微环境和矿物质平衡的作用.骨细胞网络结构的完整性对于维持骨组织的正常功能至关重要.骨细胞在失重引起的骨丢失机制中也具有重要作用.     

微流控芯片在乳腺癌骨转移研究中的应用

乳腺癌骨转移患者死亡率高达70%～80%,目前缺乏有效的治疗药物.微流控芯片技术能够有效模拟骨组织的生化和生物物理微环境,便捷地实现模拟骨微环境中乳腺癌骨转移的研究,这将为探索乳腺癌骨转移的细胞和分子机制、进而进行抗乳腺癌骨转移药物高通量筛选提供有价值的技术方法和平台.本综述简要介绍了乳腺癌骨转移的分子机制和治疗药物研究现状,详细阐述了乳腺癌骨转移的微流控芯片模型,分析了基于微流控芯片技术进行抗乳腺癌骨转移药物高通量筛选的优势和挑战,旨在为乳腺癌骨转移机制研究和药物筛选提供参考.     

小鼠骨样细胞MLO-Y4转染方法的研究

为了建立质粒转染小鼠骨样细胞MLO-Y4的方法,分别采用阳离子脂质体法和电转染法将增强型绿色荧光蛋白（EGFP）质粒pEGFP-C1转染小鼠骨样细胞MLO-Y4,正常培养48h后检测并统计转染率和死亡率。结果显示,脂质体法转染,当质粒与脂质体比例为1∶4时,转染效率可达到（36.8±3.7）%,细胞死亡率为（18.4±1.9）%;电转染法转染,脉冲电压240 V,脉冲时间300μs,脉冲次数3次时,转染率最高,可达到（23.8±2.3）%,细胞死亡率为（14.1±1.1）%。而后MTT实验显示脂质体转染法相对于电转染法对MLO-Y4细胞的增殖有一定的抑制作用,但对后续实验研究影响不大。脂质体转染法转染小鼠骨样细胞MLO-Y4优于电转染法。     

骨组织细胞Cx43形成的间隙连接及半通道研究进展

连接子蛋43（connexin 43,Cx43）是骨组织中主要的间隙连接（gap junction）蛋白和半通道（hemichannel）蛋白,由Cx43形成的间隙连接及半通道实现了骨组织细胞间的直接通讯。连接子蛋白对骨组织的正常发育、骨重建过程的建立与平衡是非常重要的。目前研究指出,Cx43不仅参与了骨组织的力学响应过程,也参与了二磷酸盐、甲状旁腺激素等药物对骨重建的调节过程。该文以骨组织细胞内信号传递途径的关键分子Cx43为对象,就其目前的研究现状作一综述。     

家蚕3-羟基异丁酸脱氢酶基因克隆及其在模拟失重环境中的表达模式分析

采用RT-PCR和RACE技术克隆了家蚕3-羟基异丁酸脱氢酶(hibadh)基因全长cDNA(GenBank登录号EU719652)并对其序列进行了分析, 用RT-PCR方法检测了hibadh基因在家蚕5龄幼虫不同组织中的分布, 最后用real-time RT-PCR方法分析了整个胚胎期家蚕hibadh基因在模拟失重环境中的表达模式。克隆的hibadh基因cDNA全长1074 bp, 包含1个能编码完整Hibadh长度为969 bp的开放阅读框。家蚕hibadh基因与伯霍尔德杆菌、果蝇、蜜蜂、热带爪蟾、小鼠、人类等6个物种hibadh基因推导的氨基酸序列同源性分别达到46%、43%、48%、44%、45%、45%。Hibadh蛋白为分泌蛋白, 不存在糖基磷脂酰肌醇锚定位点, 分子量和等电点分别为34.1 kD和9.14。hibadh基因在家蚕5龄幼虫的头、丝腺、中肠、皮肤、血液、脂肪体、马氏管等组织中稳定表达。模拟失重环境中家蚕hibadh基因在胚胎发育的不同时期表达量不同, 胚体突起发生期和反转期hibadh基因表达量分别上调2.3倍(P<0.05)和4.6倍(P<0.01), 气管形成期hibadh基因表达量下调7.6倍(P<0.01), 其余时间段hibadh基因表达量没有明显变化。整个胚胎发育期内, 模拟失重组与对照组相比较hibadh基因总表达量下调2.6倍(P<0.05)。在模拟失重环境中, 家蚕hibadh基因的表达模式与家蚕整体的响应模式有相似之处但不尽相同。基因对环境反应的灵敏度高于有机体整体对环境反应的灵敏度。该研究有利于进一步探讨hibadh基因的重力生物学机制。     

模拟失重对人成骨样细胞凋亡的影响

为了探讨失重对人成骨样细胞凋亡情况的影响及对相关分子的作用,采用双向多样本回转器模拟失重效应,将培养的人成骨样细胞MG-63随机分为静止对照组、水平旋转对照组和失重实验组(用回转器模拟失重条件),在实验的12 h取细胞用流式细胞仪检测早期凋亡情况,同时检测bcf-2、NF-κB(p65)mRNA和P53的表达.结果显示,在模拟失重12 h时,MG-63细胞表现出一定的早期凋亡趋势,且bcl-2、NF-κB(p65)的表达明显降低,P53表达增加,提示失重可能通过影响这几种凋亡相关因子的表达,启动成骨细胞凋亡,从而破坏骨形成和骨吸收之间的平衡.成骨细胞凋亡的启动可能是航天员骨丢失的原因之一.