IL-6通过MAPK/ERK信号通路调节BMSCs软骨定向分化

白细胞介素-6(IL-6)是参与骨髓间充质干细胞(BMSCs)软骨定向分化的重要调节因子.MAPK/ERK信号通路可介导骨关节炎软骨损伤.然而,IL-6调节BMSCs定向分化为软骨细胞的分子机制尚不清楚.IL-6通过激活MAPK/ERK信号途径,抑制BMSCs的成软骨分化.本文发现,BMSCs在体外向软骨细胞分化时,Il-6基因表达水平显著下调,同时分泌到培养基中的IL-6蛋白水平亦明显降低.重组IL-6可抑制BMSCs向软骨细胞分化,软骨分化标志蛋白Runx2和Sox9的诱导表达亦相应下调.IL-6可诱导MAPK/ERK信号通路活化,加入ERK特异性阻断剂后,Runx2和Sox9的诱导表达恢复正常.结果提示,IL-6通过激活MAPK/ERK信号通路抑制BMSCs的软骨细胞分化.炎症因子IL-6对软骨细胞的再生具有不利的影响,该研究为软骨组织工程研究和骨关节炎等软骨疾病的治疗提供有价值的参考.     

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.     

间充质干细胞向成骨细胞分化的信号通路

间充质干细胞具有向成骨细胞分化的潜能,可体外分离、培养和扩增,是骨组织工程中理想的种子细胞。近年的研究表明间充质干细胞的成骨分化受到多种信号通路的调控,现就其中研究较为深入的MAPK和Notch通路的情况作一简要综述。     

调控软骨形成的信号通路及相关因子在骨髓间充质干细胞骨向分化中的作用*

骨髓间充质干细胞是一类具有自我复制和多向分化潜能的成体干细胞,可以通过定向诱导分化为成骨细胞、软骨细胞、脂肪细胞等,是目前骨再生医学和细胞治疗研究最多的理想种子细胞。在骨缺损的修复过程中,骨髓间充质干细胞内成软骨相关基因表达升高进而分化为软骨细胞,后期随着成骨细胞和破骨细胞的形成及血管长入,软骨基质逐步降解并被骨基质所替换。软骨细胞参与了骨缺损前期的修复过程,调控软骨形成的信号通路及相关因子不仅调控骨髓间充质干细胞成软骨细胞分化,同时在成骨细胞分化过程中也发挥着重要的作用。对调控软骨形成的信号通路及相关因子在骨髓间充质干细胞骨向分化中的调控作用和研究现状进行了总结,以期为临床寻找更好的治疗骨缺损的方法提供理论依据和研究方向。     

纳米形貌诱导干细胞成骨分化的相关信号通路

目的:探究纳米形貌诱导间充质干细胞(MSC)分化中的作用以及相关分子机制。方法:利用阳极氧化法制备二氧化钛纳米管形貌,使用qRT-PCR技术,RNA-seq技术,分析接种在纳米形貌表面的间充质干细胞的基因表达情况。并筛选对成骨相关的信号通路中的成员,观察他们基因上调或下调情况。结果:在钛金属表面构建出了纳米形貌,利用实时定量PCR确定了成骨相关的基因:碱性磷酸酶(ALP),骨桥蛋白(OPN)和骨钙素(OCN)相比没有纳米形貌的钛片上培养的细胞均发生上调。通过对这些基因相关的成骨信号通路进行转录组数据分析(筛选基因P<0.05),发现在BMP2信号通路中的相关蛋白基因表达没有太大变化,同时Notch以及Wnt非经典信号通路中相关蛋白基因发生较为明显变化。结论:通过分析间充质干细胞成骨分化相关基因,以及转录组数据分析表明在纳米形貌诱导BMSC分化过程中,相对于平坦的表面,纳米形貌启动了Notch以及非经典的Wnt信号通路,因此表现出更加优良的促成骨分化的效果。     

mTOR信号通路在iPS定向分化RPE细胞中的调控机制研究

目的：探讨mTOR信号通路在iPS定向分化RPE细胞中的调控机制。方法培养iPS细胞,悬浮培养后形成拟胚体EB,诱导分化为RPE细胞。通过免疫细胞化学的方法,观察iPS-RPE细胞分化一个月后特异性蛋白（RPE65、LRAT、zo-1）的表达。同时通过Q-PCR,Western Blotting的方法检测iPS-RPE在不同分化时间点（分化1个月、2个月、3个月）上,iPS-RPE细胞中特异性基因、蛋白的表达变化以及mTOR信号通路的活性。最后应用雷帕霉素抑制iPS-RPE细胞中mTOR的通路,进一步观察iPS-RPE细胞中的蛋白表达变化。Q-PCR采用单因素方差分析（One-Way ANOVA）进行组间比较。结果荧光显微镜观察到iPS-RPE细胞在分化1个月时,表达RPE65、LRAT、zo-1蛋白。与对照组iPS比较,Q-PCR结果显示,实验组RPE65在分化1个月,2个月,3个月时的表达量分别为0.84±0.13,4.8±1.1,20.3±4.9（P=0.000）;Best1分化1个月,2个月,3个月时的表达量分别为1.5±0.16,2.3±0.68,11.78±1.57（P=0.000）;MerTK在分化1个月,2个月,3个月时的表达量分别为4.12±1.94,1.87±0.76,15.53±1.33（P=0.000）,CK18分化1个月,2个月,3个月时的表达量分别为2.4±0.63,2.3±0.37,9.67±1.44（P=0.000）,Western Blotting结果也表明,随着分化时间延长,iPS-RPE细胞中特异性蛋白（BEST1、catenin、MerTK）表达量有显著提高,而mTOR信号通路的活性受到抑制。与对照组（加DMSO）比较,雷帕霉素处理获得的iPS-RPE细胞中BEST1、MerTK、ck18蛋白表达量上升不是很明显,catenin蛋白显著提高。结论建立了体外高等分化、功能高效的iPS-RPE细胞,随iPS-RPE细胞分化时间延长,mTOR信号通路的活性是逐步抑制的。     

TGF-β1通过激活Smad信号途径抑制PI3K/AKT信号介导的BMSC成脂分化

转化生长因子β1 (TGF-β1) 是参与骨髓间充质干细胞（BMSCs）脂肪定向分化的重要调节因子,其具体的调节机制尚不清楚. 本研究证明,BMSCs在体外分化为脂肪细胞的过程中, TGF-β1的基因表达显著下调,重组TGF-β1能够抑制BMSCs体外脂肪细胞定向分化,其分化的标志蛋白C/EBPβ和αP2的表达水平显著降低. TGF-β1在激活Smad信号通路的同时,还抑制胰岛素(脂肪分化的主要诱导剂)对PI3K/Akt信号通路的激活.加入Smad特异性阻断剂后,C/EBPβ和αP2的诱导表达恢复正常,同时PI3K/Akt信号通路的活化亦得以恢复. 结果提示,TGF-β1可通过Smad信号通路干扰脂肪细胞分化的核心信号通路-PI3K/Akt的活化,从而实现对BMSCs脂肪分化的抑制.该研究结果为肥胖等导致的心血管疾病或Ⅱ型糖尿病等的临床治疗提供有价值的参考.     

骨髓间充质干细胞分化为心肌细胞过程中Wnt信号通路的作用研究

骨髓间充质干细胞(bone marrow-derived mesenchymal stem cells,BM-MSCs)具有多向分化潜能,可以应用于修复细胞、组织、器官的损伤,通过干细胞移植疗法治疗多种疾病。BM-MSCs在一定的条件下可以诱导产生心肌细胞(cardiomyocytes,CMs),为治疗心血管疾病带来了希望。在心脏的分化过程中,Wnt信号通路发挥着非常重要的作用,因此对BM-MSCs分化为CMs过程中Wnt信号通路所发挥的作用做一简述。     

急性肺损伤中IL-6/GP130/STAT3信号通路的研究进展

正急性肺损伤(ALI)/急性呼吸窘迫综合征(ARDS)是由多种效应细胞、炎性介质共同参与,并呈现出级联放大的继发性弥漫性肺实质损伤和瀑布样炎症继发性损伤。据统计[1],ALI/ARDS的病死率在26%~35%,其致病环节众多、发病机制复杂、病因多元化,已成为临床危重病学研究的难点和热点问题。近年来,IL-6/GP130/STAT3信号通路靶向治疗急性肺损伤已成为了研究热点,为急性肺损伤患者提供了一种新的治疗方式,也为急性肺损伤患者带来新的希望。本文就IL-6/GP130/STAT3信号通路在急性肺损伤治     

白念珠菌MAPK信号通路研究进展

白念珠菌是人类最常见的条件致病菌。促分裂素原活化蛋白激酶（MAPK链）是真核生物信号传递网络中的重要途径之一,在基因表达调控和细胞质功能活动中发挥关键作用。在白念珠菌中主要有4条MAPK途径：Mkcl途径、Cekl途径、Cek2途径和HOG途径。其中HOG途径在白念珠菌MAPK信号通路起着重要的作用。对于白念珠菌MAPK信号通路的作用及相关调控机制的了解,可以为寻找新的药物作用靶点,治疗念珠菌病提供帮助。     

Human Amnion-Derived Mesenchymal Stem Cells Protect Human Bone Marrow Mesenchymal Stem Cells against Oxidative Stress-Mediated Dysfunction via ERK1/2 MAPK Signaling

Epidemiological evidence suggests that bone is especially sensitive to oxidative stress, causing bone loss in the elderly. Previous studies indicated that human amnion-derived mesenchymal stem cells (HAMSCs), obtained from human amniotic membranes, exerted osteoprotective effects in vivo. However, the potential of HAMSCs as seed cells against oxidative stress-mediated dysfunction is unknown. In this study, we systemically investigated their antioxidative and osteogenic effects in vitro. Here, we demonstrated that HAMSCs signi cantly promoted the proliferation and osteoblastic differentiation of H₂O₂-induced human bone marrow mesenchymal stem cells (HBMSCs), and down-regulated the reactive oxygen species (ROS) level. Further, our results suggest that activation of the ERK1/2 MAPK signal transduction pathway is essential for both HAMSCs-mediated osteogenic and protective effects against oxidative stress-induced dysfunction in HBMSCs. U0126, a highly selective inhibitor of extracellular ERK1/2 MAPK signaling, significantly suppressed the antioxidative and osteogenic effects in HAMSCs. In conclusion, by modulating HBMSCs, HAMSCs show a strong potential in treating oxidative stress- mediated bone deficiency.     

骨髓间充质干细胞通过JAK／STAT3信号通路抑制树突状细胞成熟

骨髓间充质干细胞（bone marrow mesenchymal stem cells,bMSCs）具有自我更新、支持造血、多向分化和低免疫原性等特点,在调控树突状细胞（dendritic cells,DCs）成熟的过程中发挥重要作用。为了探讨bMSCs调控DCs成熟的机制,本研究通过分离培养正常捐献者bMSCs,并分离获取外周静脉血单个核细胞,诱导未成熟的树突状细胞（immature dendritic cells,imDCs）和成熟的树突状细胞（mature dendritic cells,mDCs）生成。根据Genebank中人STAT3全长基因序列,设计针对STAT3的siRNA。根据培养条件不同设计实验分组：正常bMSCs与imDCs共培养（阴性对照组）,转染siRNA的bMSCs与imDCs共培养（siRNA组）、加入JAK/STAT通路抑制剂AG490的bMSCs与imDCs共培养（AG490组）、加入TNF-α诱导的mDCs（阳性对照组）共4组,共培养72 h,流式细胞术分析DCs表型变化,ELISA检测培养液上清中IL-12水平变化。结果显示,阴性对照组不表达CD40、CD80、CD83、CD86和HLA DR标志树突细胞成熟的分子,而表达CD11b,其表型与imDCs一致;而siRNA组和AG490组的DCs表达CD40、CD80、CD83、CD86和HLA-DR等标志分子,而不表达CD11b,其表型与TNF-α诱导成熟的mDCs表型一致;siRNA组、AG490组和阳性对照组的IL-12水平较阴性对照组的IL-12水平显著升高（P＜0.05）,但siRNA组、AG490组和阳性对照组之间无明显差异（P＞0.05）。以上结果表明,通过siRNA和抑制剂AG490阻断bMSCs中JAK/STAT3通路促进了imDCs的成熟,提示bMSCs通过JAK/STAT3通路参与调控imDCs成熟。     

Notch信号参与BMP4诱导的间充质干细胞成骨分化及其机制的初步探讨

目的:探讨Notch信号对骨形态发生蛋白4(bone morphogenetic protein 4,BMP4)诱导间充质干细胞成骨分化的影响以及作用机制。方法:(1)DAPT或Ad-dominant-negative mutants of Notch1(Addn Notch1)和BMP4-CM处理小鼠胚胎成纤维细胞,检测早期成骨指标碱性磷酸酶(alkaline phosphatase,ALP);(2)茜素红S染色实验检测晚期成骨钙盐沉积情况;(3)半定量反转录聚合酶链反应(RT-PCR)检测成骨分化相关基因ALP,Runx2,Col1a1的表达;(4)免疫细胞化学检测p-Smad1/5/8的表达;(5)结晶紫染色和流式细胞术检测细胞的增殖及周期改变。结果:(1)DAPT抑制BMP4诱导的早期成骨分化,且呈浓度依赖性;(2)Delta-like 1(DLL1)促进BMP4诱导的成骨分化,DAPT和dn Notch1抑制BMP4诱导的成骨分化;(3)DLL1促进BMP4诱导的成骨相关基因ALP,Runx2,Col1a1的表达,DAPT抑制这些基因的表达;(4)DLL1促进BMP4诱导的细胞核内p-Smad1/5/8的表达,而DAPT抑制其表达;(5)DLL1促进BMP4诱导的细胞增殖,而DAPT抑制BMP4诱导的细胞增殖。结论:Notch信号通过BMP/Smads信号通路促进BMP4诱导的MSCs成骨分化,在此过程中也有促细胞增殖的作用。     

骨形态发生蛋白9通过JNKs激酶途径调控间充质干细胞成骨分化

前期研究发现骨形态发生蛋白9(bone morphogenetic protein 9,BMP9)除了通过经典Smad途径外,也可通过丝裂原活化蛋白激酶(mitogen activated protein kinases,MAPKs)中的p38激酶途径调控间充质干细胞成骨分化．本研究继续探讨MAPKs的重要成员c-Jun氨基末端激酶(c-Jun N-terminal kinases,JNKs)对于BMP9诱导间充质干细胞成骨分化的调控作用．利用BMP9重组腺病毒感染间充质干细胞,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JNKs激酶途径调控间充质干细胞成骨分化．结果表明：BMP9可通过促进JNKs激酶磷酸化而导致其活化;JNKs抑制剂SP600125可抑制由BMP9诱导的间充质干细胞的碱性磷酸酶(alkaline phosphatase,ALP)活性、骨桥蛋白(osteocpontin,OPN)和骨钙素(osteocalcin,OCN)表达以及钙盐沉积;利用抑制剂SP600125抑制JNKs激酶活性后,BMP9诱导Runx2的表达和转录活性,以及Smad经典途径的激活也相应受到抑制;RNA干扰导致JNKs基因沉默同样也可抑制BMP9诱导的间充质干细胞成骨分化以及裸鼠皮下异位成骨．因此,BMP9可通过活化JNKs激酶途径,从而调控间充质干细胞成骨分化．     

Rho GTPases与骨髓间充质干细胞的迁移和分化

Rho家族小分子鸟苷三磷酸酶（small GTPases of Rho family,Rho GTPases）是调节细胞许多生理病理活动的关键分子开关,参与细胞骨架、基因转录、细胞周期进程、细胞黏附的调控及多条信号通路的调节。骨髓间充质干细胞（bone marrow-derived mesenchymal stem cells,MSCs）是一类具有自我更新和多向分化潜能的特殊细胞,通过增殖、迁移、分化等途径参与机体损伤组织的修复过程。研究表明,Rho GT-Pases在MSCs迁移、分化等过程中起着重要的调节作用。     

过表达SCD1对骨髓间质干细胞成骨分化的影响及其基因表达谱变化研究

目的:研究固醇辅酶A去饱和酶1(SCD1)过表达后对骨髓间质干细胞(BM-MSCs)成骨分化作用的影响,并利用基因芯片技术分析基因表达谱的变化。方法:利用已构建成功的SCD1慢病毒转染BM-MSCs,采用RT-PCR及C14技术检测SCD1在BM-MSCs中过表达情况及其活性。成骨诱导培养BM-MSCs后,采用Western blot和茜素红染色技术检测骨钙素(OC)等相关成骨指标,进一步运用全基因芯片检测过表达SCD1对BM-MSCs成骨分化表达谱的影响。结果:SCD1在BM-MSCs中成功过表达,过表达组SCD1活性明显高于对照组。成骨诱导7天、14天时,过表达组中的碱性磷酸酶(APL)活性和骨钙素水平均明显高于对照组(P<0.05)。成骨诱导一周、两周时,过表达组的碱性磷酸酶染色和茜素红染色均多于对照组。基因表达芯片的结果显示,过表达SCD1改变骨髓间质干细胞表达谱,检测出差异基因2896个。基因通路分析提示干扰素通路为表达差异最显著通路(P<0.05)。结论:过表达SCD1可以促进BM-MSCs的成骨分化,可能通过作用于干扰素通路影响成骨分化功能。这一发现可能为骨折愈合提供重要的思路和潜在治疗策略,值得深入研究。     

Wnt通路中蓬松蛋白DNA甲基化对骨质疏松患者骨髓间充质干细胞成骨分化影响

摘要 目的：探讨蓬松蛋白（DVL）DNA甲基化对骨质疏松（OP）患者骨髓间充质干细胞（BMSCs）成骨分化及Wnt通路的影响。方法：分离、培养OP患者的BMSCs,成骨诱导培养BMSCs 0、7、14、21天,观察BMSCs细胞形态变化,检测碱性磷酸酶（ALP）染色及活性,检测茜素红染色及钙结节形成,荧光定量聚合酶链式反应（RT-PCR）及免疫印迹检测远端缺失同源盒5（Dlx5）、核心结合蛋白因子2（Runx2）、成骨细胞特异性转录因子（OSX）、Ⅰ型胶原蛋白（Colla Ⅰ）表达。检测DVL1、Wnt、糖原合成酶激酶3（GSK3）、β连环蛋白（β-catenin）表达及DVL DNA甲基化水平。在成骨诱导培养基中加入甲基转移酶抑制剂5-Aza,将BMSCs分为对照组（Control组）、甲基转移酶抑制剂组（5-Aza组）、甲基转移酶抑制剂+si-NC组（5-Aza+si-NC组）、甲基转移酶抑制剂+si-Wnt组（5-Aza+si-Wnt组）,依次进行ALP活性测定,茜素红染色及钙结节形成测定。RT-PCR检测Dlx5、Runx2、OSX、Colla 1水平,免疫印迹检测Dlx5、Runx2、OSX、Colla Ⅰ、DVL1、Wnt、GSK3、β-catenin的蛋白表达量,并检测DVL DNA甲基化水平。结果：成骨诱导后BMSCs具有强的ALP活性和矿化结节生成能力,且随着培养时间的增长,BMSCs细胞ALP活性和矿化结节生成能力增强,Dlx5、Runx2、OSX、Colla Ⅰ mRNA水平和Wnt、GSK3、β-catenin、DVL1表达升高,DVL DNA甲基化水平降低（P＜0.05）。5-Aza组较Control组ALP染色加深,活性增强,钙结节形成增多（P＜0.05）,Dlx5、Runx2、OSX、Colla Ⅰ mRNA及蛋白表达、Wnt、GSK3、β-catenin、DVL1表达升高,DVL DNA甲基化水平降低（P＜0.05）。5-Aza+si-Wnt组较5-Aza+si-NC组ALP染色变浅,活性降低,钙结节形成减少（P＜0.05）,Dlx5、Runx2、OSX、Colla Ⅰ mRNA及蛋白表达、Wnt、GSK3、β-catenin、DVL1表达降低,DVL DNA甲基化水平升高（P＜0.05）。结论：DVL DNA甲基化可以通过抑制Wnt/β-catenin信号通路抑制OP患者BMSCs成骨分化。     

丙二醛通过激活p38和JNK通路抑制间充质干细胞成骨分化

为了探索丙二醛（malonaldehyde, MDA）抑制间充质干细胞（mesenchymal stem cells,MSCs）成骨分化的作用机制,用不同浓度的丙二醛孵育MSCs,进行成骨诱导培养,检测碱性磷酸酶活性和钙结节形成|并检测p38和JNK表达水平和磷酸化程度,用这两种信号分子的特异性阻断剂进行验证. 结果发现,丙二醛浓度依赖性地降低MSCs碱性磷酸酶的活性,抑制钙结节的形成|并引起p38和JNK的表达上调和磷酸化增强,诱导JNK由胞浆向胞核转位| p38和JNK阻断剂对丙二醛的上述效应有拮抗作用. 结果表明,丙二醛可抑制MSCs的成骨诱导分化,其作用机制涉及p38和JNK信号通路的参与.