PCL/β-TCP调控巨噬细胞极化对成血管效应的影响

目的:探究生物可降解材料聚己内酯/β-磷酸三钙(PCL/β-TCP)通过调控巨噬细胞极化对骨组织内血管生成的作用,为其临床应用提供依据。方法:采用3D打印技术制备试样并加以表征。体内实验采用模型为SD大鼠股骨远端植入模型。双侧植入PCL/β-TCP支架后采取免疫荧光染色观察支架内部成血管标记物CD31的表达差异,并采用血管灌注方法进行血管造影,评价支架内部血管体积。采用免疫荧光染色检测炎症标记物iNOS,抑炎标记物Arg-1的表达情况。体外实验采用细胞共培养的方式检测PCL/β-TCP对巨噬细胞极化的调控作用以及免疫介导的血管形成改变。实验分为两组,空白组(Control)及PCL/β-TCP(PT5)组。将巨噬细胞系Raw264.7接种于材料表面并对其极化水平及分泌改变进行检测。通过免疫荧光染色检测M1巨噬细胞标记物iNOS、M2巨噬细胞标记物Arg-1的表达情况。通过RT-qPCR检测CCR-7,CD206,血管内皮生长因子(VEGF),血小板源性生长因子(PDGF-BB),肿瘤坏死因子α(TNF-α),白细胞介素-10(IL-10)的转录情况。酶联免疫吸附试验(ELISA)检测VEGF、PDGF-BB、IL-10、TNF-α的分泌情况。应用Transwell迁移实验检测PCL/β-TCP刺激下巨噬细胞分泌作用对人脐静脉内皮细胞(HUVECs)迁移能力的影响,应用免疫荧光染色检测PCL/β-TCP刺激下巨噬细胞分泌作用对HUVECs表面血管形成指标CD31表达情况的影响。结果:在体内实验中,支架周围组织CD31表达升高(P0.001),血管灌注结果提示支架内部血管体积显著增加(P0.001),同时炎症标记物iNOS表达下调(P0.001),抗炎标记物Arg-1升高(P0.001)。在体外实验中,与Control相比,PT5组巨噬细胞中炎症标记物iNOS合成无明显差异,抑炎标记物Arg-1合成增加;炎症标记物CCR-7及TNF-α转录水平下调(P0.01,P0.01),抗炎标记物CD206及IL-10转录上调(P0.001,P0.001);VEGF转录水平下调(P0.01),PDGF-BB转录上调(P0.01);VEGF分泌水平下降(P0.001),PDGF-BB分泌增加(P0.01),IL-10分泌水平提高(P0.001),TNF-α分泌水平下降(P0.05)。在巨噬细胞分泌作用下,HUVECs的迁移能力提高(P0.001),CD31表达上调(P0.001)。结论:骨修复材料PCL/β-TCP可通过调控巨噬细胞向M2方向极化进而促进血管形成,可作为骨修复材料的候选材料之一。     

巨噬细胞极化的研究进展

巨噬细胞是一群表型和功能均具有高度异质性的免疫细胞。巨噬细胞通过清除并修复受损的细胞和基质来维护组织完整性。巨噬细胞在不同的组织微环境、不同病理条件下,可极化成不同的表型即M1型巨噬细胞(经典活化的巨噬细胞)和M2型巨噬细胞(替代活化的巨噬细胞)。本文将对不同巨噬细胞亚群在抗细菌感染、抗寄生虫感染、哮喘、动脉粥样硬化和肿瘤产生中起到的的保护或致病作用,以及调控巨噬细胞极化的机制进行综述。掌握巨噬细胞极化在不同疾病中的作用以及调控巨噬细胞极化的具体机制,将为疾病的预防、诊断、治疗及药物研发提供新策略。     

M2型巨噬细胞极化及相关疾病的研究进展

巨噬细胞是固有免疫的重要成员,在机体防御病原微生物感染、肿瘤、过敏性疾病、代谢类疾病、组织损伤修复等发生发展过程中发挥着极其重要的作用。在微环境,尤其是多种细胞因子的影响下,巨噬细胞极化成M1/M2型巨噬细胞,表达相应的特异性基因,行使不同的功能。M1型巨噬细胞主要发挥促炎、杀菌及呈递抗原的功能,M2型巨噬细胞主要起抑炎、抗寄生虫感染和组织修复的作用。现总结人们对巨噬细胞极化的认识过程、M2型巨噬细胞的分类和其形成过程中起重要调控作用的信号分子,并着重讨论M2型巨噬细胞在相关疾病中的功能。     

骨生物材料通过细胞途径降解的研究进展

生物材料作为移植物已广泛应用于骨组织修复,在应用生物材料时需要考虑材料各个方面的性能,如生物兼容性、力学强度、可塑性等。材料的可降解性也是骨修复材料不得不考虑的方面。既往研究表明,生物材料可以通过物理、化学和生物三种方式进行降解。在材料的生物降解过程中,经细胞途径降解是其中重要的一环。这种降解途径主要是通过巨噬细胞、破骨细胞的生物学行为及其所分泌的生物活性氧、酶、酸性代谢物等作用机制进行。认识细胞作用对生物材料的降解有助于更好地理解细胞的生物学行为,精准设计、制造更合理的骨修复材料,既利于材料植入时的初始稳定,也可以符合材料降解与新骨形成的匹配,促进骨再生和骨修复。     

重组骨形态发生蛋白-7在骨损伤疾病治疗中的研究进展

骨形态发生蛋白-7(BMP-7)是具有强诱骨活性的蛋白质因子,已通过基因工程技术在体外得到表达,较长时间以来不断被应用于骨损伤疾病的研究,得到了确切的治疗效果。通过载体将BMP-7基因转入真核细胞,与生物聚合载体复合后植入体内,能表达并分泌活性的BMP-7,诱导骨细胞的生成,促进骨组织的修复,成为一种新的有效的治疗手段。     

α半水硫酸钙复合功能化多壁碳纳米管骨修复材料生物相容性

旨在评价α半水硫酸钙复合功能化多壁碳纳米管骨修复材料的生物相容性,为后期临床实验奠定基础。分别采用兔L929成纤维细胞与材料浸提液以及材料片剂与兔骨髓基质干细胞复合培养,在不同时段运用倒置显微镜观察,MTT检测,扫描电子显微镜分析等手段,观察材料对细胞的相容性;进行急性、亚急性毒性实验,肌肉植入实验,骨植入实验等,观察材料对组织的相容性。结果表明,L929成纤维细胞在材料浸提液中生长良好,MTT检测与对照组无显著差异(P>0.05);扫描电子显微镜结果显示,细胞能在材料上黏附并增殖;体内实验表明材料对机体无毒,无致敏性,组织相容性佳。α半水硫酸钙/碳纳米管复合材料表现出的良好生物相容性,有望在骨组织工程中得到广泛运用。     

病毒感染调控巨噬细胞极化分子机制的研究进展

固有免疫是机体抵御病原微生物入侵的第一道防线。巨噬细胞(macrophages, Mφ)在机体中分布广泛并具有十分活跃的生物学功能,在宿主抗病毒固有免疫应答过程中发挥重要作用。既往研究集中于Mφ的吞噬功能及抗原提呈作用,而近年来研究发现,不同活化模式的Mφ对病毒感染后机体的炎症反应具有双重调控作用,Mφ的极化状态与病毒感染性疾病的发生和转归关系密切。病毒感染急性期,Mφ向M1方向极化,M1型Mφ可促进炎症反应,辅助机体清除病原体,但其过度活化可引起细胞因子风暴,加重组织的免疫病理损伤;随着病毒感染相关疾病的进展,Mφ向M2方向极化,M2型Mφ可通过分泌多种抑炎因子发挥免疫调控作用,参与组织修复,亦与感染慢性化密切相关。不同种类的病毒感染机体后可以诱导Mφ向不同方向极化,但其具体调控机制目前尚不清楚。现就Mφ极化在病毒感染过程中的作用及其调控机制作一概述,为相关疾病的发病机制研究奠定理论基础,并为治疗策略的研发提供新的思路。     

巨噬细胞极化在类风湿关节炎中的作用

类风湿关节炎(rheumatiod arthritis,RA)是侵犯骨和关节为主的多系统炎症的自身免疫性疾病。巨噬细胞具有吞噬?趋化?免疫调节等功能,参与特异性和非特异性免疫应答,其在RA的发生发展中起到至关重要的作用。巨噬细胞不同亚型极化及其作用是近年来RA的致病机制的研究热点。巨噬细胞主要分为经典活化M1型和选择活化M2型。RA患者机体内免疫炎症反应直接影响外周血、滑膜和滑液巨噬细胞的极化,使M1型促炎性巨噬细胞不断增加,从而打破M1/M2平衡状态。现总结巨噬细胞的极化及其在RA发生发展中的作用?     

新型硼酸盐生物玻璃修复兔股骨缺损的实验研究

目的:通过观察3种生物玻璃材料在修复兔股骨缺损中的差异,来比较新型硼酸盐生物玻璃球粒与生物玻璃球粒和生物玻璃颗粒成骨能力和降解性能的差异,为其进一步应用于临床提供理论依据.方法:成年新西兰大白兔18只,双侧股骨髁部制造直径0.6 cm,深1.2 cm的贯穿型缺损.根据缺损部位植入材料的不同随机分为3组,每组6只12侧:实验对照组(A组)植入生物玻璃颗粒(The NovaBone Bioactive Glass Morsels),实验组(B组)植入生物玻璃球粒(The NovaBone Bioactive Glass Spheres),实验组(C组)植入硼酸盐玻璃球粒(The Borate Glass Morsels)三种材料,于术后第6周,第12周取材,通过大体观察,组织病理学染色来评价新型生物活性玻璃的骨缺损修复能力和降解性能.结果:第6周时,ABC组均可见有新骨生成,并且向材料内部生长.在第12周时,ABC组成骨量显著增多,而且可见成熟的骨小梁塑形.组织切片定量分析:1、成骨能力比较:术后6周,12周时,新生骨量,B组和C组多于A组(P＜0.05),且C组多于B组(P＜0.05).术后12周与6周比较,ABC三组新生骨显著增多,(P＜0.05).2、降解性能比较:术后6周,12周时,残余材料量,B组和C组少于A组(P＜0.05),且C组少于B组(P＜0.05).术后12周与6周比较,ABC三组残余材料显著减少,(P＜0.05).结论:具有球体外观设计的新型硼酸盐玻璃球粒与其它两种材料相比,不仅具有良好的成骨能力,而且具有良好降解性能,能有效的修复腔隙性骨缺损,有望成为新型骨缺损修复材料.     

自固化磷酸钙人工骨复合骨形成蛋白在牙槽骨缺损修复中的应用

目的：探讨自固化磷酸钙人工骨（autosolidification calcium phosphate cement,ACPC）复合骨形成蛋白（bone morphogenetic protein,BMP）对牙槽骨缺损修复的生物学作用。方法：将ACPC/BMP即刻植入拔牙术后患者牙槽创口,随访24周,通过临床检查和CCD数字化摄片观察牙槽骨缺损修复情况。结果：实验位点无炎症、过敏和毒性反应发生,实验组患者牙槽嵴骨量吸收较空白对照组少,外形维持较好。结论：BMP/ACPC复合骨兼具骨的引导性和诱导性,可促进新骨沉积钙化,即刻植入拔牙创利于增加牙槽骨量,维持牙槽外形,但材料降解性存在不足。     

血小板反应蛋白4通过诱导肿瘤相关巨噬细胞M2型极化促进肝癌细胞转移

血小板反应蛋白4 (thrombospondin 4, THBS4)属于THBS家族成员,是细胞外基质分泌的蛋白质,参与调控细胞增殖、黏附及血管生成等多种生理过程。近来研究表明,机体在炎症刺激下加速产生THBS4并诱导巨噬细胞粘附与积累。我们的前期研究证实,THBS4在肝癌(hepatocellular carcinoma, HCC)中发挥促癌作用,但THBS4对肝癌免疫微环境的影响尚不明确。本文旨在分析THBS4通过诱导肿瘤相关巨噬细胞M2型极化,促进肝癌细胞转移的作用。通过肝癌条件培养基(HCC conditioned medium, HCM)模拟肿瘤微环境,发现在HCM作用下巨噬细胞中THBS4表达呈时间依赖性升高(P<0.05);下调THBS4促使M1型巨噬细胞标志物IL-1β、CD86的表达升高(P<0.01),而M2型标志物IL-10和CD206表达降低(P<0.01)。进一步通过Transwell共培养实验检测THBS4诱导的M2型巨噬细胞对肝癌转移的影响。将下调THBS4的M2型巨噬细胞(M2-TAMs)与HepG2肝癌细胞进行共培养。结果显示,下调T...     

《干细胞》：锶可促进间充质干细胞成骨分化

2011年6月的国际学术期刊《干细胞》（Stem Cells）发表了中国科学院深圳先进技术研究院医工所王立平和蔡林涛研究组的研究论文,他们在锶促进间充质干细胞成骨分化及掺锶材料修复骨缺损的效果和机制研究中取得新成果。本项研究的部分成果已同时被国外Mason RS研究组证实（Journal of Biological Chemistry,2011年5月12日）。     

冲击波诱导人骨髓基质细胞体内成骨研究

为了研究冲击波(SW)诱导人骨髓基质细胞(hMSCs)在动物体内成骨作用,根据前期工作结果,应用适宜能量冲击波(10kV,500次)处理体外培养的hMSCs,将SW组和对照组hMSCs与羟基磷灰石(HA)载体复合后体外培养2周,应用扫描电镜(SEM)检测细胞在载体表面的生长情况.将hMSCs-HA载体复合体植入裸鼠皮下,分别于术后4周、8周取材进行组织学、四环素荧光标记、SEM观察、碱性磷酸酶测定、RT-PCR检测骨钙素mRNA表达.结果表明,SW组及对照组细胞与HA载体体外复合后生长良好,且SW组细胞分泌较多的细胞基质;细胞载体复合体植入动物体内后,SW组载体表面有类骨组织形成,而对照组HA载体表面无骨组织形成;SW组与对照组的hMSCs-HA载体复合体碱性磷酸酶表达有显著性差异(P<0.01);SW组hMSCs-HA载体复合体术后4周与8周表达骨钙素mRNA,而对照组则无表达.提示hMSCs经适宜能量冲击波作用后与HA载体复合植入裸鼠体内具有成骨作用,适宜能量的冲击波作为一种新的促进hMSCs成骨分化的方法,可应用于组织工程领域.     

研究报告：骨形态发生蛋白9通过p38激酶途径调控间充质干细胞C3H10T1/2成骨分化

前期研究发现骨形态发生蛋白9(bone morphogenetic protein 9,BMP9)具有较强的诱导间充质干细胞成骨分化的能力.为进一步揭示其诱导和调控间充质干细胞成骨分化的机理,利用BMP9重组腺病毒感染间充质干细胞C3H10T1/2,通过体外细胞实验和体内动物实验,初步分析BMP9是否可通过p38激酶途径调控间充质干细胞成骨分化.结果发现,BMP9可以通过促进p38激酶磷酸化而导致其活化,p38抑制剂SB203580可抑制由BMP9诱导的C3H10T1/2细胞的碱性磷酸酶(alkalinephosphatase,ALP)活性、骨桥蛋白(osteopontin,OPN)表达和钙盐沉积,而且利用抑制剂SB203580抑制p38激酶活性后,BMP9诱导的Smad经典途径的激活也相应受到抑制,RNA干扰导致p38基因沉默同样也可抑制BMP9诱导的ALP活性、OPN表达、钙盐沉积以及裸鼠皮下异位成骨.因此,BMP9可通过活化p38激酶途径调控间充质干细胞C3H10T1/2成骨分化.     

骨形态发生蛋白9通过p38激酶途径调控间充质干细胞C3H10T1/2成骨分化

前期研究发现骨形态发生蛋白9(bone morphogenetic protein 9,BMP9)具有较强的诱导间充质干细胞成骨分化的能力.为进一步揭示其诱导和调控间充质干细胞成骨分化的机理,利用BMP9重组腺病毒感染间充质干细胞C3H10T1/2,通过体外细胞实验和体内动物实验,初步分析BMP9是否可通过p38激酶途径调控间充质干细胞成骨分化.结果发现,BMP9可以通过促进p38激酶磷酸化而导致其活化,p38抑制剂SB203580可抑制由BMP9诱导的C3H10T1/2细胞的碱性磷酸酶(alkalinephosphatase,ALP)活性、骨桥蛋白(osteopontin,OPN)表达和钙盐沉积,而且利用抑制剂SB203580抑制p38激酶活性后,BMP9诱导的Smad经典途径的激活也相应受到抑制,RNA干扰导致p38基因沉默同样也可抑制BMP9诱导的ALP活性、OPN表达、钙盐沉积以及裸鼠皮下异位成骨.因此,BMP9可通过活化p38激酶途径调控间充质干细胞C3H10T1/2成骨分化.     

《干细胞》：锶可促进间充质干细胞成骨分化

2011年6月的国际学术期刊《干细胞》（StemCells）发表了中国科学院深圳先进技术研究院医工所王立平和蔡林涛研究组的研究论文。他们在锶促进间充质干细胞成骨分化及掺锶材料修复骨缺损的效果和机制研究中取得新成果。本项研究的部分成果已同时被国外MasonRS研究组证实（Journal of Biological Chemistry。2011年5月12日）。     

巨噬细胞极化及其在慢性阻塞性肺疾病中的作用

巨噬细胞具有高度可塑性,在炎症因子的诱导和多种信息分子的调控下可极化为经典活化巨噬细胞(M1)和替代活化巨噬细胞(M2)。慢性肺部炎症反应和肺实质损伤是慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease, COPD)的主要病理表现。M1促进肺部炎症反应;M2抑制炎症反应,参与肺组织损伤与修复,并吞噬和清除病原微生物和凋亡细胞。靶向干预巨噬细胞极化方向有可能成为COPD治疗的新策略。     

骨髓间充质干细胞培养液促进STAT3磷酸化诱导Raw264.7细胞向M2型极化

炎症性疾病的发生是当今临床医学攻克的重点。M1型巨噬细胞分泌炎症因子产生炎症,而M2型巨噬细胞分泌抑炎因子抑制炎症的发生。M1型巨噬细胞向M2型极化,则是从炎症状态转变成抑制炎症发生的状态,因此研究巨噬细胞向缓解炎症的M2型极化将有利于炎症性疾病的治疗。本研究利用骨髓间充质干细胞(BMSC)培养液处理已被脂多糖(LPS)诱导呈M1型的Raw264.7巨噬细胞,探究骨髓间充质干细胞培养液(BMSC-CM)对巨噬细胞向M2型极化的影响及其分子机制。提取来源于3周龄C57BL/6鼠的骨髓间充质干细胞;再收集BMSC-CM处理M1型的Raw264.7巨噬细胞;半定量PCR检测M1型标记基因[肿瘤坏死因子α(TNF-α)和诱导型一氧化氮合酶(INOS)]和M2型标记基因[精氨酸酶1(ARG-1)和转化生长因子β1(TGF-β1)]mRNA表达以及白介素10(IL-10)mRNA表达水平;Western蛋白质印迹法检测信号传导及转录激活蛋白3(STAT3)和磷酸化STAT3(p-STAT3)的表达。本研究发现,经过BMSC-CM培养后的M1型的Raw264.7巨噬细胞,其M2型相关指标ARG-1和TGF-β1 mRNA水平明显上升,并且IL-10 mRNA水平和p-STAT3蛋白水平也明显上升。这些结果说明,骨髓间充质干细胞培养液通过IL-10/STAT3信号通路促进STAT3磷酸化,诱导巨噬细胞Raw264.7细胞向M2型极化。     

紫草素抑制破骨细胞分化及改善去卵巢诱导的小鼠骨质疏松

目的:研究紫草素对破骨细胞体外分化的影响,并探讨其对去卵巢(ovariectomized,OVX)诱导的骨质疏松模型小鼠的骨保护作用。方法:体外细胞生物学实验,采用CCK-8法检测不同浓度紫草素对C57BL/6J小鼠骨髓源性单核巨噬细胞的毒性;采用RANKL和M-CSF诱导单核巨噬细胞破骨分化模型,给予不同浓度的紫草素干预后,经TRAP染色对破骨细胞进行形态学观察,并通过Real-Time PCR技术检测破骨细胞特异性基因TRAP、c-Fos和NFATc1的表达。动物体内实验,随机将15只小鼠平均分为假手术组、OVX组、治疗组。造模成功后治疗组给予紫草素干预,假手术组和OVX组以等体积生理盐水处理。连续处理30天后取胫骨,用Micro CT扫描重建观察胫骨近端骨丢失状况。结果:(1)高于250 nmol/L的紫草素显著抑制小鼠单核巨噬细胞生长(P0.01)。(2)不同浓度的紫草素干预能显著抑制体外破骨细胞形成(P0.01)。(3)不同浓度的紫草素干预能显著抑制TRAP,c-Fos和NFATc1等参与破骨细胞分化的重要基因表达(P0.01)。(4)紫草素干预能显著改善去卵巢诱导的骨质疏松模型小鼠的骨丢失(P0.05)。结论:紫草素能在体外抑制破骨细胞分化并在体内改善去卵巢诱导的小鼠骨质疏松。