Smad4介导转化生长因子-β信号调节骨骼发育和稳态维持的功能

转化生长因子-β（TGF-β）是一个包括数十种TGF-βs、骨形态发生蛋白（BMPs）等配体在内的生长因子超家族,在哺乳动物整体和组织器官发育过程中具有广泛而重要的功能。Smad4是细胞内TGF-β信号通路的核心信号转导分子。为了深入研究Smad4介导的TGF-β信号在骨骼发育过程中的生理功能,我们利用转基因技术研制了软骨细胞、肥大型软骨细胞和成骨细胞分别特异性表达Cre重组酶的转基因小鼠,利用条件基因敲除技术研制了不同类型骨骼细胞Smad4基因敲除的小鼠模型。表型分析结果揭示了Smad4在软骨细胞增殖和分化、骨重塑以及稳态维持过程中的功能以及相关的分子机制,为理解人类相关骨骼疾病的发生及其机理提供了新的线索。     

TGF—β超家族在软骨发生、发育和维持中的作用

转化生长因子β(Transforming growth factor β,TGF-β)超家族包括TGF-β和骨形态发生蛋白(Bone morphogenetic protein,BMP)两个亚家族.TGF-β超家族信号通路的配体、配体拮抗分子,受体、信号转导分子均在软骨内成骨过程中发挥各自独特的作用,参与调控软骨细胞的谱系分化、增殖、成熟、凋亡和矿化.BMP信号能起始间充质细胞向软骨细胞分化并维持软骨细胞的特性,在软骨发生过程中起主导作用;在生长板发育的过程中,BMP信号促进软骨细胞的成熟,促进成骨,而TGF-β信号抑制软骨细胞的肥大分化,维持生长板中适量的软骨细胞;TGF-β信号和BMP信号对于关节软骨的维持和修复都是不可或缺的.因此,TGF-β超家族的重要作用贯穿骨骼发育过程的始终.     

成骨蛋白-1及其在骨骼系统中的应用前景

成骨蛋白-1（Osteogenic protein-1,OP-1)是转化生长因子-β（transforming growth factor-β,TGF-β）超家族中的一员,它可异位或在位诱导骨生成,具有广阔的应用前景,Urist首次将BMP应用于临床修复指导内生软骨瘤刮除术后骨缺损并获得成功。目前,OP-1主要应用在骨损伤治疗、软骨再生修复以及骨折的治疗和骨关系重建几方面。     

骨形态发生蛋白6对机体铁代谢调控的机制

骨形态发生蛋白6(BMP6)为TGF-β超家族中的一员,已有的研究表明BMP6具有成骨和成软骨作用,最新的研究发现了它对机体的铁代谢也具有重要的调控作用,通过调节铁调素(hepcidin)的表达,在调节机体铁稳态过程中扮演着重要角色。     

E3泛素连接酶Smurf家族在骨形态发生蛋白和转化生长因子信号转导中的作用

泛素-蛋白酶体降解系统广泛存在于各种真核细胞中,参与调控细胞多种生理进程.作为该系统中行使调控降解功能的核心成员,E3泛素连接酶的重要作用已经越来越引起人们的重视.BMP和TGF-β是骨组织中调控成骨细胞和软骨细胞增殖、分化和凋亡的关键分子,通过不同的信号通路体系调控骨生理代谢,参与骨组织的多种生理进程.最近的研究表明,泛素-蛋白酶体降解系统在骨细胞和骨组织中具有十分重要的作用,E3泛素连接酶Smurf作为这一系统的核心,参与调控骨组织中BMP和TGF-β两个家族的分子信号转导过程.在前期成果的基础上,结合最新的研究进展,系统阐述了骨组织中E3泛素连接酶的发现,及其调控BMP和TGF-β信号通路的机制以及其对成骨细胞和软骨细胞增殖和分化的影响.     

骨关节结核患者TNF-α、TGF-β炎症因子表达分析

为了分析骨关节结核患者TNF-α、TGF-β炎症因子的表达及其临床应用价值,本研究以我院2015年1月~2016年9月期间收治的50例骨关节结核患者为研究对象,按骨关节结核病变分为增生性病变组和干酪性病变组,分析两组患者血清TNF-α、TGF-β炎症因子阳性表达差异;以30例健康人群为对照组,分析TNF-α、TGF-β对骨质骨量的影响。结果表明,TNF-α、TGF-β在不同病变骨关节结核组织中呈现高低不同的阳性表达,TNF-α、TGF-β在增生性病变结核组织中的表达水平显著高于干酪性病变结核组织中的表达水平(p0.05),TNF-α、TGF-β在增生性病变的坏死性结核组织中和非坏死性结核组织中的表达水平无明显差异性(p0.05),但TNF-α、TGF-β在干酪性病变的坏死性结核组织中的表达水平显著高于干酪性病变的非坏死性结核组织中的表达水平(p0.05)。增生性病变患者和干酪性病变患者的骨关节结核组织中的成骨细胞数均明显低于正常人(p0.05),而破骨细胞数则明显高于正常人(p0.05),增生性病变患者骨关节结核组织中的成骨细胞数明显低于干酪性病变患者(p0.05),而破骨细胞数则明显高于干酪性病变患者(p0.05)。由此可知,骨关节结核患者TNF-α、TGF-β炎症因子在不同病变骨关节结核组织中存在不同程度的表达,对患者病情发展及患者骨质骨量均有着重要的影响。     

骨细胞的生物学功能

骨细胞是骨组织中含量最丰富、存活时间最长的细胞。通过细胞突触,骨细胞保持了彼此间以及与骨基质表面其他类型细胞的联系,构成了动态的、功能活跃的骨稳态细胞调控网络。骨细胞可以直接感受机械刺激,将其转化为生化信号并传递到其他细胞,同时,骨细胞还可分泌多种功能蛋白,协同指导骨重建。骨细胞是骨组织中信号传递的桥梁枢纽,也是体内矿物平衡和胞外微环境的重要调节者。完整的骨细胞网络结构是维持骨组织正常功能的关键。     

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.     

TGF-β3与TIMP-2联合转染兔骨髓间充质干细胞复合丝素蛋白/壳聚糖生物支架修复兔软骨缺损(英文)

目的:TGF-β3广泛存在于骨组织、软骨组织中,能诱导体外培养的间充质干细胞向软骨分化、生长。TIMP-2能抑制MMP对软骨基质的降解,保护新生软骨组织。本实验探讨单纯TGF-β3和TGF-β3,TIMP-2联合转染兔骨髓间充质干细胞复合丝素蛋白壳聚糖/(silk fibrin/chitosan,SF/CS)生物支架植入动物体内修复兔膝关节软骨缺损的可行性及效果差异。方法:将新西兰大白兔20只分为4组,每组5只(支架组、未转染组、reAAV-TGF-β3转染组、reAAV-TGF-β3,reAAV-TIMP-2联合转染组)。在无菌条件下取兔第三代对数生长期骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells,BMSCs),用携带目的基因的重组腺相关病毒进行转染,将转染成功的BMSCs与SF-CS生物支架复合,分别植入兔膝关节软骨缺损处:未转染组植入SF-CS生物支架,未转染组植入未转染的BMSCs复合SF-CS生物支架,reAAV-TGF-β3转染组植入reAAV-TGF-β3转染的BMSCs复合SF-CS生物支架,reAAV-TGF-β3,TIMP-2联合转染组植入reAAV-TGF-β3,TIMP-2联合转染的BMSCs复合SF-CS生物支架。两月后处死家兔,肉眼观察以及HE染色评定缺损软骨修复情况。并进行软骨细胞特征性染色即甲苯胺蓝染色及II型胶原免疫组化染色鉴定。结果:两个月后除支架组外各实验组兔膝关节软骨缺损处均有软骨样物质形成,且联合转染组诱导的新生成分更接近缺损处周围正常软骨。联合转染组与reAAV-TGF-β3转染组;联合转染组与未转染组;reAAV-TGF-β3转染组与未转染组的评分差异均具有统计学意义(P0.05)。HE染色结果提示联合转染组软骨修复效果较单纯TGF-β3转染组更好。结论:单纯TGF-β3转染兔骨髓间充质干细胞对兔膝关节软骨缺损有修复作用,TGF-β3与TIMP-2联合转染组修复缺损效果更明显,提示TIMP-2与TGF-β3具有协同效应。     

TNF-alpha，IFN-r，TGF-beta及IL-10 在骨关节结核中的表达及意义

目的:探讨转化生长因子(TGF-β)、肿瘤坏死因子(TNF-α)、干扰素-γ(IFN-γ)及白介素-10(IL-10)在骨关节结核组织中的表达及其对骨质骨量的影响。方法:选择2012年6月-2014年6月我院收治的骨关节结核患者50例,应用免疫组化法检测患者结核中心病灶TGF-β、TNF-α、IFN-γ及IL-10的表达水平。结果:TNF-α、IFN-γ、TGF-β及IL-10在结核组织中呈不同程度的阳性表达(P<0.05)。TNF-α和IFN-γ在增生性病变中的表达高于干酪性病变,TGF-β和IL-10在干酪性病变中的表达高于增生性病变(P<0.05)。增生性病变中,IFN-γ在坏死性结核肉芽肿中的表达低于非坏死性肉芽肿(P<0.05),TNF-α、TGF-β及IL-10表达无明显差异(P>0.05)。干酪性病变中,TNF-α在非坏死性结核肉芽肿中的表达高于坏死性肉芽肿,TGF-β在坏死性结核肉芽肿中的表达高于非坏死性肉芽肿(P<0.05),IFN-γ和IL-10表达无明显差异(P>0.05)。与正常骨组织细胞数相比,增生性病变与干酪性病变组织的成骨细胞数低,破骨细胞数高(P<0.05)。结论:TGF-β、TNF-α、IFN-γ及IL-10在骨关节结核组织中存在不同程度的表达,对病情的发生发展及骨质骨量具有重要影响。     

转化生长因子β1质粒对新鲜同种异体骨移植的免疫影响

目的:研究局部含注射转化生长因子β1(TGF-β1)基因的质粒对大鼠同种异体骨移植的免疫排斥反应的影响。方法:将64只Wister大鼠完全随机分成4组,每组16只,切取SD大鼠的胫骨移植到Wister大鼠人工建模后形成的胫骨缺损区。TGF-β1组于移植骨局部一次性注射含有TGF-β1基因的质粒(40μg/只);空质粒组于移植局部注射空质粒;免疫抑制剂组术前3天开始腹腔内注射环孢素A(10mg/kg)直至处死;异体移植组仅行异体骨移植,不予特殊处理。术后3、6、12周行光镜和电镜检查。结果:异体移植组和空质粒组骨基质排列紊乱,骨细胞消失,基质区内见块状低电子密度区。TGF-β1组和免疫抑制剂组可见骨细胞和完整的成骨细胞,骨小管状态良好。混合淋巴细胞培养(MLC)结果显示TGF-β1组(0.331±0.017)与免疫抑制剂组(0.501±0.004)差异无统计学意义(P>0.05),TGF-β1组与空质粒组(1.104±0.023)和异体移植组(1.206±0.019)差异有统计学意义(P<0.05)、结论:新鲜骨移植过程中局部注射TGF-β1质粒可发挥免疫抑制作用,降低宿主的免疫排斥反应。     

TNF-α,IFN-γ,TGF-β及IL-10在骨关节结核中的表达及意义

目的:探讨转化生长因子(TGF-β)、肿瘤坏死因子(TNF-α)、干扰素-γ(IFN-γ)及白介素-10(IL-10)在骨关节结核组织中的表达及其对骨质骨量的影响。方法:选择2012年6月-2014年6月我院收治的骨关节结核患者50例,应用免疫组化法检测患者结核中心病灶TGF-β、TNF-α、IFN-γ及IL-10的表达水平。结果:TNF-α、IFN-γ、TGF-β及IL-10在结核组织中呈不同程度的阳性表达(P0.05)。TNF-α和IFN-γ在增生性病变中的表达高于干酪性病变,TGF-β和IL-10在干酪性病变中的表达高于增生性病变(P0.05)。增生性病变中,IFN-γ在坏死性结核肉芽肿中的表达低于非坏死性肉芽肿(P0.05),TNF-α、TGF-β及IL-10表达无明显差异(P0.05)。干酪性病变中,TNF-α在非坏死性结核肉芽肿中的表达高于坏死性肉芽肿,TGF-β在坏死性结核肉芽肿中的表达高于非坏死性肉芽肿(P0.05),IFN-γ和IL-10表达无明显差异(P0.05)。与正常骨组织细胞数相比,增生性病变与干酪性病变组织的成骨细胞数低,破骨细胞数高(P0.05)。结论:TGF-β、TNF-α、IFN-γ及IL-10在骨关节结核组织中存在不同程度的表达,对病情的发生发展及骨质骨量具有重要影响。     

转化生长因子β1质粒对新鲜同种异体骨移植的免疫影响

目的：研究局部含注射转化生长因子β1（TGF-β1）基因的质粒时大鼠同种异体骨移植的免疫排斥反应的影响。方法：将64只Wister大鼠完全随机分成4组,每组16只,切取SD大鼠的胫骨移植到Wister大鼠人工建模后形成的胫骨缺损区。TGF-β1组于移植骨局部一次性注射含有TGF-β1基因的质粒（40μg／只）;空质粒组于移植局部注射空质粒;免疫抑制剂组术前3天开始腹腔内注射环孢素A（10mg／kg）直至处死;异体移植组仅行异体骨移植,不予特殊处理。术后3、6、12周行光镜和电镜检查。结果：异体移植组和空质粒组骨基质排列紊乱,骨细胞消失,基质区内见块状低电子密度区。TGF-β1组和免疫抑制剂组可见骨细胞和完整的成骨细胞,骨小管状态良好。混合淋巴细胞培养（MLC）结果显示TGF-β1组（0-331±0．017）与免疫抑制剂组（0．501±0．004）差异无统计学意义（P〉0．05）,TGF-β1组与空质粒组（1．104±0．023）和异体移植组（1．206±0．019）差异有统计学意义（P〈0．05）。结论：新鲜骨移植过程中局部注射TGF-β1质粒可发挥免疫抑制作用,降低宿主的免疫排斥反应：     

转化生长因子TGF-β1/结缔组织生长因子CTGF对骨创伤愈合的调控机理研究

转化生长因子TGF-β1和结缔组织生长因子CTGF是骨形成过程中不可或缺的重要生长因子。研究发现TGF-β1和CTGF具有协同生物效应,CTGF可能作为TGF-β1的下游信号发挥作用。本文对近年来TGF-β1/CTGF通路在骨发育与创伤愈合中相关信号转导调控及分子机制研究进行讨论。尤其是对成骨细胞增殖、分化和功能的调控机理进行综述。     

TGF-β1基因转染大鼠脂肪干细胞向软骨细胞分化的实验研究

目的TGF-β1基因转染大鼠的ADSCs(adipose stromal cells,ADSCs),诱导其向软骨细胞分化,为软骨组织工程学种子细胞提供新方法。方法分离、培养大鼠的ADSCs,免疫荧光法进行鉴定;TGF-β1基因转染ADSCs,对转染后细胞进行筛选;MTT法测定筛选后细胞的增殖活性;RT-PCR、Western blot对筛选后细胞的表达进行检测。结果成功分离、培养大鼠的ADSCs;细胞表面标志物CD29和CD44表达阳性,CD106和CD34表达阴性;基因转染后细胞的增殖力变强;转染TGF-β1的ADSCs在目的基因TGF-β1、SOX9、Aggrecan、Collagen II mRNA的表达和软骨特异性基质-Collagen II的分泌增强,明显高于对照组和转染空载体组;结果TGF-β1基因转染后ADSCs具有了软骨细胞的表型特征,可以用作软骨组织工程的种子细胞。     

白介素1 受体拮抗剂及转化生长因子β1 对兔膝关节骨性关节炎（OA） 的治疗研究

目的:通过关节腔内注射白介素1受体拮抗剂(IL-1Ra)及转化生长因子β1(TGF-β1),观察其对骨性关节炎的治疗作用。方法:16只3-4个月龄新西兰大白兔(雌雄不限)随机分为四组,每组四只,分为正常组,对照组,IL-1Ra组,TGF-β1组,正常组仅打开左膝关节关节腔,剩余三组均给予左膝关节前交叉韧带离断术(anterior cruciate ligament transaction ACLT)。四周后IL-1Ra组给予关节腔内注射IL-1 Ra 5g/ml,TGF-β1组给予关节腔内注射TGF-β1 50mg/ml,每周两次,连续四周,正常组及对照组未采取任何措施。术后八周时采用空气栓塞法处死全部实验动物,取股骨远端长约1cm,固定后切片行细胞形态学观察。结果:大体肉眼观察:对照组股骨远端软骨面色颜色变暗并稍显粗糙,可见少量软骨脱落,其余两组关节软骨大体形态均接近正常。镜下观察:TGF-β1组软骨细胞增生明显,软骨细胞排列较正常软骨细胞排列轻度紊乱。IL-1Ra组软骨细胞增生数量未及TGF-β1组明显,软骨细胞排列也不及TGF-β1组规则。IL-1Ra组及TGF-β1组软骨细胞形态接近正常软骨细胞,基质染色接近正常。两组软骨膜表面光滑,无纤维细胞形成,软骨膜下未见纤维化。对照组软骨细胞数量明显减少且排列紊乱,软骨细胞形态发生改变,可见软骨细胞凋亡,镜下可见软骨细胞核浓缩、裂解,并可见新生软骨形成,突出于正常软骨膜表面,软骨膜表面下方可见血管翳及纤维母细胞形成,出现轻度纤维化。基质染色不均匀且染色较淡。结论:IL-1Ra及TGF-β1关节腔内注射均能有效抑制骨性关节炎关节软骨的退变并增加软骨细胞再生,促进软骨基质合成,延缓骨性关节炎的发病进程。     

转化生长因子TGF-1β1／结缔组织生长因子CTGF对骨创伤愈合的调控机理研究

转化生长N子TGF—β1和结缔组织生长因子CTGF是骨形成过程中不可或缺的重要生长因子。研究发现TGF-β1和CTGF具有协同生物效应,CTGF可能作为TGF-β1的下游信号发挥作用。本文对近年来TGF-β1／CTGF通路在骨发育与创伤愈合中相关信号转导调控及分子机制研究进行讨论。尤其是对成骨细胞增殖、分化和功能的调控机理进行综述。     

白介素1受体拮抗剂及转化生长因子β1对兔膝关节骨性关节炎（OA）的治疗研究

目的：通过关节腔内注射白介素l受体拮抗剂（IL-1Ra）及转化生长因子β1（TGF]B1）,观察其对骨性关节炎的治疗作用。方法：16只3-4个月龄新西兰大白兔（雌雄不限）随机分为四组,每组四只,分为正常组,对照组,IL1-Ra组,TGF-β组,正常组仅打开左膝关节关节腔,剩余三组均给予左膝关节前交叉韧带离断术（anterior cruciate ligament transaction ACLT）。四周后IL-1Ra组给予关节腔内注射IL-1Ra5g／ml,TGF-β1组给予关节腔内注射TGF-β150mg／ml,每周两次,连续四周,正常组及对照组未采取任何措施。术后八周时采用空气栓塞法处死全部实验动物,取股骨远端长约1cm,固定后切片行细胞形态学观察。结果：大体肉眼观察：对照组股骨远端软骨面色颜色变暗并稍显粗糙,可见少量软骨脱落,其余两组关节软骨大体形态均接近正常。镜下观察：TGF-β1组软骨细胞增生明显,软骨细胞排列较正常软骨细胞排列轻度紊乱。IL—1Ra组软骨细胞增生数量未及TGF-β1组明显,软骨细胞排列也不及TGF-β1组规则。IL-1Ra组及TGF-β1组软骨细胞形态接近正常软骨细胞,基质染色接近正常。两组软骨膜表面光滑,无纤维细胞形成,软骨膜下未见纤维化。对照纽软骨细胞数量明显减少且排列紊乱,软骨细胞形态发生改变,可见软骨细胞凋亡,镜下可见软骨细胞核浓缩、裂解,并可见新生软骨形成,突出于正常软骨膜表面,软骨膜表面下方可见血管翳及纤维母细胞形成,出现轻度纤维化。基质染色不均匀且染色较淡。结论：IL-1Ra及TGF-β1关节腔内注射均能有效抑制骨性关节炎关节软骨的退变并增加软骨细胞再生,促进软骨基质合成,延缓骨性关节炎的发病进程.     

BMP2基因在脂肪形成过程中的功能研究进展

骨形态发生蛋白2（BMP2）属于转化生长因子β（TGF-β）超家族成员,是一种分泌性蛋白,具有多重生物学功能。BMP2基因不仅可以诱导骨细胞的形成,还可以促进间充质干细胞向脂肪细胞分化,在脂肪的形成过程中发挥着重要作用。就该基因的结构、表达及其在诱导脂肪细胞形成方面的功能等进行综述。     

TGFβ1及其受体在大鼠整胚及软骨雏形发育过程中的表达

目的 观察TGFβ1及TβRI、TβRII在大鼠整胚及软骨雏形中的表达,初步探讨它们与大鼠整胚及软骨雏形发育间可能的相互关系和作用机制.方法 半定量RT-PCR分析3种因子在13～17 d全胚中的变化情况;免疫组化法观察3种因子在13～17d软骨雏形中的表达及该组织发育结构特点.结果 半定量RT-PCR显示,3种因子在发育13～15 d表达呈递增趋势,16～17 d出现下降.免疫组化显示,TGFβ1主要位于软骨雏形内的软骨骨祖细胞,TβRI、TβRII即可位于软骨骨祖细胞内,也可位于软骨外周的膜上及软骨雏形周围的间质内.结论 TGFβ1及TβRI、TβRII在大鼠整胚及软骨雏形发育过程中可能起着重要的调控作用,尤其是对组织器官形态的发生.