TGF-β/BMPs、Wnt和MAPK信号通路在间充质干细胞向成骨细胞分化中的作用

间充质干细胞(mesenchymal stem cells,MSCs)是一种多潜能成体干细胞,具有向成骨细胞分化的能力.在MSCs向成骨细胞分化中,受到多种信号通路调控,其中TGF-β/BMPs、Wnt、MAPK信号通路发挥了重要作用.而且,通过对Smad1蛋白酶体的调节,Wnt和MAPK信号可以对TGF-β/BMPs通路进行调控.在相关信号通路的共同作用下,MSCs向成骨细胞分化.现对MSCs分化过程中TGF-β/BMPs、Wnt、MAPK这三条通路进行了简要综述.     

GSNOR依赖的PPARγ去亚硝基化参与调控间质干细胞的脂肪、骨质分化平衡

<正>骨髓来源的间质干细胞(mesenchymal stem cells,MSCs)可分化为脂肪细胞和成骨细胞,二者分化平衡受到过氧化物酶体增殖物激活受体(peroxisome proliferator-activated receptorγ,PPARγ)的调控,然而PPARγ对该过程的具体调节机制尚不清楚。MSCs向脂肪细胞和成骨细胞的不均衡分化可导致多种疾病,如骨质疏松症、异位骨形成、代谢性疾病等,而PPARγ作为MSCs分化调节的关键因子在多种层面影响这一生理过程。前期研究显示,细胞内NO水平对MSCs分化有重要意义,而NO     

微小RNA调控骨髓间充质干细胞成骨分化的研究进展

骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells,BMSCs)是机体内具有多向分化能力及自我更新能力的成体干细胞,具有自身增殖能力强、分化范围广的特点。其具有多种分化潜能,其中可分化为成骨细胞或成脂细胞,所以如何提高BMSCs向成骨细胞分化受到了越来越多研究者的关注。随着表观遗传学研究的逐步深入,研究人员对骨代谢相关微小RNA(microRNAs)的作用靶基因、信号通路等进行了大量研究,发现miRNAs是调节BMSCs成骨诱导分化的关键调控因子,在调控骨组织代谢性疾病方面具有重要意义。本研究将对miRNAs调控BMSCs成骨分化的相关因子及信号通路的研究进展进行综述。     

运动和机械载荷通过骨形态发生蛋白对骨代谢的影响

骨代谢贯穿于生命的始终,由成骨细胞介导的骨形成和破骨细胞介导的骨吸收无时无刻不在发生,构成了骨代谢的主要环节。在骨组织的众多生长因子中,骨形态发生蛋白(bone morphogenetic protein,BMP)是骨生长的诱导因子,其骨诱导能力也最强。通过查阅国内外文献后,该文主要从在体运动干预和离体机械载荷两方面,详细地阐述了运动和机械载荷通过作用于BMP影响骨代谢的状况,发现运动可以增强BMP的表达,促进骨形成,改善骨代谢。同时,也强调了运动和BMP对骨代谢影响的关系,发现有效的成骨分化高度依赖生长因子信号和机械载荷刺激。BMP在将机械载荷转换为生物化学效应的信号通路中起着重要的调节作用。     

Wnt/β-catenin信号通路在运动调控骨形成中的机制

骨形成是成骨细胞(osteoblast, OB)合成和分泌骨基质,进而矿化形成新骨的过程。研究表明,运动能够通过外部机械应力、机体内分泌激素水平调节、表观遗传等方式调控骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells, BMSCs)分化命运,促进骨形成,在不同生理、病理条件下改善骨量。Wnt/β-catenin信号通路与“运动因子”交互作用,既能通过抑制骨硬化蛋白(osteosclerosis, SOST)和Dickkopf相关蛋白1 (Dickkopf-related protein 1, DKK1),促进Wnt配体及其受体(LRP5/6)基因的表达,激活β-catenin下游信号转导;也能通过促进和(或)抑制相关细胞因子和激素的分泌及调控非编码RNA (non-coding RNA, ncRNA)等方式,间接激活Wnt/β-catenin信号通路。该文系统梳理了不同形式的运动对Wnt/β-catenin通路的调控作用,探讨了该通路在运动调控骨形成过程中的具体作用机制,以期为运动防治骨代谢相关疾病及药物靶点的研发提供理论参考。     

运动介导microRNAs调控骨代谢的研究进展

运动改善骨代谢,促进骨骼生长发育,缓解骨量流失的作用已被广泛证实。在骨代谢中,微小RNA(microRNAs,miRNAs)广泛参与骨髓间充质干细胞、成骨细胞及破骨细胞等骨组织细胞的增殖及分化,通过靶向作用于相关成骨因子或骨吸收因子调控骨形成与骨吸收之间的平衡,在骨代谢的调控中发挥重要作用。近年的研究表明,调控miRNAs是运动或机械应力促进骨代谢正平衡的途径之一,运动能够诱导骨骼中miRNAs差异表达,进而调控相关成骨因子或骨吸收因子的表达,进一步加强运动的促成骨效应。本综述总结了运动介导miRNAs调控骨代谢的相关研究进展,为骨质疏松的运动防治提供理论基础。     

microRNAs在骨形成中的作用——运动调控骨代谢的新机制

microRNAs(miRNAs)是一类具有组织或发育阶段特异性的小分子、非编码单链RNA,通过转录后与靶基因特定序列结合来发挥其调控作用. 作为骨中的最重要的两种重要细胞--成骨细胞和破骨细胞,其代谢平衡与骨形成密切相关.研究发现,miRNAs在调节成骨细胞和破骨细胞分化及功能发挥上具有重要作用,并且运动训练可通过调节miRNAs进而调控骨细胞分化. 一般来说,适宜强度运动训练可上调某些miRNAs表达来促进成骨细胞或破骨细胞分化及功能;当失重或过量运动时,则会产生抑制作用. 本文就miRNAs调控干细胞向成骨细胞和破骨细胞分化及功能发挥的分子生物学机制以及运动训练调节与骨代谢相关miRNAs表达的研究进展进行综述.     

FGF/FGFR信号调控成骨细胞分化的研究进展

不管是在胚胎骨骼形成还是出生后骨骼发育过程中,FGF/FGFR信号都发挥着重要的作用,成骨细胞在骨骼形成过程中起主导作用,成骨细胞不断地分化是骨骼形成的必要条件,FGF/FGFR信号可调控成骨细胞分化过程中不同标志性基因的表达。该信号不仅可以通过自身作用于成骨细胞分化,而且也可与其他信号通路(BMP,Wnt和PTH)相互作用,共同协调控制成骨细胞分化。FGFR突变会引起成骨细胞分化异常从而出现各种骨疾病,如颅缝早闭,骨质疏松,异位骨化等。现对FGF及FGFR家族,成骨细胞分化过程中标志性基因及相应的标志物,FGF/FGFR信号调控成骨细胞分化作用等方面进行综述。     

TAZ介导的Wnt/β-catenin信号通路与骨髓基质干细胞的成骨分化

骨质疏松症是由于骨重建过程中骨形成和骨吸收失平衡导致骨总量丢失所致,与成骨细胞分化密切相关。Hippo通路影响着哺乳动物体内细胞增殖、分化和凋亡过程。Wnt/β-catenin通路在成骨细胞分化中扮演重要角色。Hippo下游的靶基因转录共激活因子TAZ脱磷酸化后具有促进骨髓基质干细胞(BMSCs)向成骨细胞分化,调节成骨特异基因骨钙素表达,调节骨、肾发育,激活Wnt/β-catenin通路转录反应的功能;而激活的Wnt/β-catenin通路能通过抑制β-catenin降解进而抑制TAZ的降解。因此,TAZ与Wnt/β-catenin通路相互调控。但是,对TAZ与Wnt/β-catenin通路串话是否影响BMSCs成骨能力尚不清楚。因此,深入研究TAZ介导的Wnt/β-catenin通路在骨代谢中的作用,将为深入了解骨质疏松的发病机制具有重要意义。     

雄激素和雄激素受体对骨代谢的调控及机制研究进展

骨代谢由成骨细胞介导的骨形成和破骨细胞介导的骨吸收构成。雄激素能调控骨代谢,即促进骨形成、抑制骨吸收,在骨骼生长、骨峰值的获得和骨量维持中起重要作用;且该作用主要通过雄激素受体(androgen receptor,AR)介导。AR调控骨代谢的作用,一方面是通过直接调控骨代谢相关的AR靶基因(如与成骨相关的I型胶原蛋白α1、骨钙素、组织非特异性碱性磷酸酶、小整合素结合配体N-端连接糖蛋白和与破骨相关的核因子κB受体活化因子配体(RANKL)、组织蛋白酶K的表达;另一方面是通过间接调控骨代谢的多个信号通路[如Wnt/β-catenin、骨形态发生蛋白(BMP)/Smads-Runt相关转录因子2(Runx2)、RANKL/骨保护蛋白(OPG)、PI3K/Akt和MAPK信号通路]实现的。该文主要就雄激素/AR在骨代谢调控中的作用及机制作一综述,对丰富AR调控骨代谢的理论认识和骨代谢性疾病的药物研发具有重要意义。     

长链非编码RNA H19对成骨分化及骨性疾病影响的研究进展

越来越多的研究表明长链非编码RNA (long non-coding RNA, lncRNA)广泛参与干细胞成骨分化进程,调节多种干细胞及成骨细胞的增殖与凋亡,在维持骨代谢平衡中发挥重要的作用。近年来有研究报道,lncRNA H19的异常表达与骨质疏松、骨性关节炎、骨质增生、骨肉瘤及多发性骨髓瘤等疾病都有密切关系。LncRNA H19可通过直接吸附微小RNA (microRNA,miRNA)或作为上游基因调控miRNA表达,然后通过Wnt/β-catenin、转化生长因子β(transforming growth factorβ,TGF-β)及Notch等信号转导通路改变成骨分化相关基因RUNX2、OCN等的表达,最后调控骨形成进程。本文对国内外关于lncRNA H19对骨性疾病的影响的研究进展作一综述,探讨lncRNA H19调节骨性疾病的发生和发展的作用和机制,以期为骨代谢相关疾病治疗和预防提供更加可靠的理论依据。     

诱导MSCs向成骨细胞分化相关因素研究现状

骨髓间充质干细胞(mesenchymal steml cells,MSCs)是干细胞家族的重要成员,是一类具有自我增殖和多项分化潜能的多能干细胞.MSCs定向分化为成骨细胞将可能为包括骨缺损、骨折不愈合、股骨头坏死等多种骨科难治性疾病的治疗带来一场革新.本文主要介绍了化学因素、生物因素、他汀类药物、物理因素、转基因技术以及中医药等相关因素诱导MSCs向成骨细胞分化的研究现状.     

miR-214对骨形成的抑制作用

越来越多的研究表明microRNA广泛参与骨代谢的调控,调节骨髓间充质干细胞、成骨及破骨细胞的增殖及分化,调控骨形成与骨吸收之间的平衡,在维持骨代谢平衡中发挥重要作用。近年来有研究报道老年性骨质疏松、绝经后骨质疏松均与miR-214的高表达有关。miR-214通过靶向作用于Osterix、ATF-4、FGFR1、Pten以及LZTS1等基因调控骨髓间充质干细胞、成骨细胞以及破骨细胞等骨组织细胞的增殖及分化,进而抑制骨形成,促进骨吸收。本文主要综述了miR-214对骨髓间充质干细胞、成骨细胞以及破骨细胞分化的调控作用,旨在探讨miR-214对骨形成的抑制作用,为骨质疏松等骨疾病的诊断及治疗提供理论依据。     

体外培养成骨细胞的影响因素

成骨细胞是骨形成和骨代谢的核心部分,成骨细胞体外培养是研究骨代谢和成骨机制的重要手段。本从物理因素,微量元素,生长因子和激素等四个方面综述了体外培养成骨细胞的影响因素,以期有助于研究有效的体外培养成骨细胞的方法应用于组织工程学的研究。     

长链非编码RNA对骨质疏松症调控作用的研究进展

骨质疏松症是以骨密度减低和骨微结构破坏为特征的骨代谢性疾病,可引起骨脆性增加和骨折风险增大。近年来,随着骨质疏松症病因研究的深入,基因领域的机制研究获得了更多发现。长链非编码RNA参与多种生理和病理变化,已成为控制基因表达和影响多种生物过程的重要表观遗传调节因子。大量研究表明,长链非编码RNA能够通过调控干细胞分化和骨重塑等过程对骨质疏松症产生影响。该文主要针对长链非编码RNA对干细胞、成骨细胞及破骨细胞增殖、分化调控作用进行综述,旨在探讨长链非编码RNA在骨质疏松症形成机制中的调控作用,为骨质疏松症的预防和临床治疗提供理论依据。     

间充质干细胞抑制肿瘤细胞增殖机制的研究进展

间充质干细胞(mesenchymal stem cells,MSCs)是能够从多种组织来源的基质细胞分离出来的一种具有分化潜能的干细胞,能够分化为脂肪、成骨和软骨细胞等多种组织细胞。研究表明,MSCs对肿瘤细胞具有抑制作用,其作用机制体现在两方面:一方面是通过直接分泌蛋白和微泡来调节肿瘤细胞信号通路和生长所需的因子的表达;另一方面是作为肿瘤靶向药物运输载体,向肿瘤组织输送多种能够抑制肿瘤生长、促进肿瘤细胞凋亡的基因或药物。该文针对MSCs对肿瘤细胞的直接和间接抑制机制进行了综述。     

成骨细胞的分化调控

骨组织中有两类参与调控骨代谢过程的细胞,成骨细胞负责造骨,破骨细胞负责溶骨。在一些骨相关疾病(如骨质疏松、骨相关肿瘤)发病过程中,造骨和溶骨失去平衡,这种失衡与破骨细胞和成骨细胞的数量异常及功能失调都有关,所以对成骨细胞分化机制的研究也是十分必要的。目前,已经有大量的文献表明,成骨细胞分化机制复杂,受许多激素、细胞因子以及一些小分子化合物的调控和影响,如骨形态发生蛋白(BMP)、Wnts等。     

生物力学因子YAP/TAZ与骨代谢的关系

运动等机械负荷在骨骼内由局部信号转化为生化信号参与调控骨代谢进程。机械指令借助可感知应力刺激的转录共激活因子YAP/TAZ得以在细胞核中发挥效用,这一发现揭示了力学传导驱动生理、病理状态下的细胞行为学原理。近期研究证实,YAP/TAZ与Wnt/β-连环蛋白(β-catenin)、Notch等骨代谢通路之间存在串话现象,并影响多种骨组织细胞的分化及功能。深入探讨YAP/TAZ在骨代谢过程中的机制作用,对于骨组织疾病的预防和治疗具有重要意义。该文从YAP/TAZ对机械应力的感知作用入手,分析YAP/TAZ与Wnt/β-连环蛋白、Notch通路的相关性,并对其在骨组织细胞领域的研究进行概述。     

力学微环境影响间充质干细胞分化的研究现状

间充质干细胞(mesenchymal stem cells,MSCs)具有很强的自我复制能力和多向分化潜能,是近年来热门研究的种子细胞。MSCs的生长微环境可以影响调控干细胞的生长、分化,力学刺激是MSCs分化的影响因素之一。细胞外基质硬度、机械应力(剪切力、静压力、牵张力)、微重力等因素对MSCs的分化作用是当前研究的热点。就细胞外基质硬度、机械应力以及机械应力作用于三维支架培养对MSCs分化的影响等方面进行综述。