TRPV4调节软骨细胞对动态负荷的代谢反应

<正>关节软骨由致密结缔组织及散在其中的软骨细胞组成。关节软骨通过关节液获取营养物质、排泄代谢废物。关节活动对于维持关节软骨的正常结构和生理功能起到至关重要的作用。关节软骨细胞只有在受到压力刺激时才能进行这种营养代谢方式,但关节软骨细胞如何将外界动态变化的压力负荷转化为细胞内调节代谢的信号尚不清楚。关节软骨细胞膜表面有TRPV4蛋白表达。机械刺激可通过激活TRPV4,升高细胞内Ca2+浓度,调节代谢反应。有研究     

促进老年退行性骨关节炎软骨内源性修复的化合物研究进展

老年退行性骨关节炎(OA)是由关节损伤、肥胖和衰老等因素引起的一种退行性疾病,最终引起关节软骨损伤,导致运动功能障碍。软骨细胞及细胞外基质是软骨组织的主要成分,它们的损伤是引起OA的根本原因。目前OA的治疗仅限于缓解症状,而随着干细胞的发现及对软骨细胞的深入认识,开发增强软骨内源性修复的药物是OA治疗的重要方向。目前研究发现,kartogenin等化合物可以促进间充质干细胞选择性的分化为软骨细胞而起到修复作用,此外,一些化合物还可以调控软骨细胞的信号通路,起到促进软骨细胞增殖、抑制软骨细胞凋亡、抑制基质金属蛋白酶活性、增加细胞外基质合成等作用,从而维持软骨细胞的数量、促进软骨基质的合成而抑制其降解。这些方法比常规通过微创刺激内源性干细胞或移植自体细胞更加安全、有效。本文就化合物对促进老年退行性骨炎软骨内源性修复的研究进行综述,为发现更多的有效化合物提供基础。     

TGF-β在骨关节炎发生中的可能作用

转化生长因子TGF-β具有广泛的生理效应,对于维持关节软骨正常有重要意义。软骨细胞外基质降解和关节软骨损坏是骨关节炎的重要特征,研究表明TGF-β一方面通过调节细胞外基质成分含量维持基质的正常更新,另一方面通过调节关节软骨细胞的形成、增殖和分化来保持正常数量和正常生理状态的软骨细胞。本文就这两个方面综述了最新研究进展,以探讨TGF-β在骨关节炎发生中的可能调节机制。     

TGF—β在骨关节炎发生中的可能作用

转化生长因子TGF－β具有广泛的生理效应,对于维持关节软骨正常有重要意义。软骨细胞外基质降解和关节软骨损坏是骨关节炎的重要特征,研究表明TGF－β－方面通过调节细胞外基质成分含量维持基质的正常更新,另一方面通过调节关节软骨细胞的形成,增殖和分化来保持正常数量和正常生理状态的软骨细胞,本文就这两个方面综述了最新研究进展,以探讨TGF－β在骨关节炎发生中的可能调节机制。     

间充质干细胞来源外泌体在膝骨关节炎微环境中的作用

骨关节炎是一种涉及所有关节成分（包括关节软骨、软骨下骨、滑膜、韧带、关节囊和关节周围肌肉）的关节退行性疾病，会导致严重的残疾，其中最常见的是膝骨关节炎（knee osteoarthritis，KOA）。外泌体是一种由不同细胞分泌的直径为40~100 nm的胞外囊泡，可以传递DNA、微小RNA、mRNA、蛋白质等多种物质，并通过多种方式进行细胞间的信息传递和功能调节。间充质干细胞（mesenchymal stem cells，MSCs）可以从骨髓、脂肪、滑膜及外周血等组织分离，是一类具有多向分化潜能的祖细胞，以干细胞为基础的疗法可以修复软骨损伤，对抗KOA的发展，间充质干细胞能够分泌多种营养因子来调节受损的微环境，其中间充质干细胞来源的外泌体被认为在KOA炎症反应及软骨细胞代谢中发挥着重要的作用，其能够调节膝骨关节微环境中B细胞、T细胞、滑膜细胞、软骨细胞代谢及其细胞外基质的分解与合成平衡，维持软骨稳态。近期有多项研究表明，不同组织来源的间充质干细胞外泌体对骨关节炎均有明确的治疗作用，本文就MSCs来源的外泌体治疗KOA的具体机制进行综述，以期对干细胞治疗KOA提供理论依据。     

白介素-1β诱导关节软骨细胞凋亡的分子机理

骨关节炎(OA)是一种退行性病变,表现为局限性、进行性关节软骨破坏及关节边缘骨赘形成,并伴有不同程度的滑膜炎症。软骨细胞是成熟关节软骨中唯一的细胞类型,它负责细胞外基质的合成和更新,并维持基质的完整。目前OA的发病机制尚不明确,但越来越多的研究发现致炎细胞因子白细胞介素-1β(IL-1β)起着重要的作用。IL-1β能诱导软骨细胞凋亡,其机制有一氧化氮(NO)、活性氧(ROS)和丝裂原激活的蛋白激酶(MAPK)等途径。IL-1β也是OA病变进展中破坏软骨细胞代谢平衡的主要细胞因子之一。对IL-1β诱导关节软骨细胞凋亡的分子机理的深入研究,将有助于新药的研发和骨关节病的治疗。     

压应力对软骨细胞的影响

骨关节炎(osteoarthritis, OA)是一种以关节软骨退变、软骨下骨重塑、骨赘形成、关节内滑膜炎症反应和广泛血管生成为特征的慢性退行性疾病。其发生受遗传、环境、代谢、生物化学和机械应力等诸多因素的共同影响,其中机械应力异常为主要诱因。在机械应力异常导致OA的过程中,软骨组织的稳定状态被打破,软骨细胞作为软骨组织中唯一的细胞也会发生相应的变化。压应力是机械应力的一种,最新研究表明,压应力可对软骨细胞的形态、代谢状态、表型、细胞活性产生影响。因此,该文综述了近年来压应力对软骨细胞影响的相关文献,为OA的机制和治疗有关研究提供理论基础。     

力学环境对软骨基质代谢的影响

正常关节软骨所受压力是由动态压力与静态压力交替完成。压力引起软骨一系列生理变化包括细胞及细胞外基质成分变形、组织内液体流动、水流电位和生理生化变化。这些变化直接调控细胞外基质代谢。体外构建有良好功能的组织工程化软骨是目前软骨病变、缺损理想的修复方法。研究力学环境对软骨基质代谢的影响,对构建组织工程化软骨有深远意义。     

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b(Transforming growth factor b, TGF-b)超家族包括TGF-b和骨形态发生蛋白(Bone morphogenetic protein,BMP)两个亚家族。TGF-b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-b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-b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-b超家族的重要作用贯穿骨骼发育过程的始终。     

应力作用下软骨细胞信号传导的研究进展

研究显示应力刺激对软骨细胞生长及基质代谢具重要作用。软骨正常结构形态以及应力下的软骨细胞形态和基质代谢的变化是力-生物信号转化的基础,信号分子及信号通路则是应力信号传导的核心,二者是对软骨细胞应力下信号传导过程深入了解不可或缺的信息组成,了解应力对软骨细胞的作用方式及作用机制有助于软骨相关疾病诊治、组织工程等领域的研究,本文就这两个方面研究进展做一综述。     

应力作用下软骨细胞信号传导的研究进展

研究显示应力刺激对软骨细胞生长及基质代谢具重要作用。软骨正常结构形态以及应力下的软骨细胞形态和基质代谢的变化是力-生物信号转化的基础,信号分子及信号通路则是应力信号传导的核心,二者是对软骨细胞应力下信号传导过程深入了解不可或缺的信息组成,了解应力对软骨细胞的作用方式及作用机制有助于软骨相关疾病诊治、组织工程等领域的研究,本文就这两个方面研究进展做一综述。     

以可注射性纤维蛋白封闭剂为支架体内构建组织工程软骨

目的: 研究以纤维蛋白封闭剂（FS）为载体复合人胚关节软骨细胞体内构建可注射性组织工程软骨的可行性。方法:常规分离消化,体外单层培养胎儿关节软骨细胞,观察软骨细胞的生物学特性。分别将1×107、2×107、3×107第4代软骨细胞与FS混合接种于裸鼠皮下, 并于第10周取材判断体内形成软骨的能力。结果: 3~4代软骨细胞保持了很高的增殖和分泌基质的能力。软骨细胞与FS的复合物体内接种后各组均可形成软骨样组织块,其湿重、GAG含量随着接种细胞数量的增多而增高,各组之间差异具有显著性（p<0.05）。3×107细胞组GAG含量与正常人胚关节软骨没有差异（p>0.05）。组织切片显示软骨细胞位于类似正常软骨组织的陷窝中,阿尔新蓝染色及II型胶原表达阳性,细胞内富含高尔基体、粗面内质网及大量分泌泡。结论: FS和人胚关节软骨细胞可以作为理想的支架材料和种子细胞应用于可注射软骨组织的构建。     

深低温冻存组织工程化软骨在关节软骨缺损修复的应用

目的：探讨经深低温冻存组织工程化软骨修复关节软骨缺损的可行性。方法：分离收集3周龄新西兰大白兔关节软骨细胞进行体外培养,接种于PGA三维支架材料上,复合物体外培养1周后冻存,冻存1个月后解冻、复苏及体外培养,1周后接种于已建立的双侧兔膝关节软骨缺损模型的膝关节软骨缺损处,并设对照组。分别于手术后4周、8周、12周行大体标本及组织观察。结果：大体观察结果表明,实验组与对照组缺损处均由软骨组织修复;组织学观察可以见到实验组和对照组关节软骨缺损处有密集的软骨细胞,均有软骨生成及基质分泌,两组差异无统计学意义。结论：应用深低温冻存组织工程化软骨修复关节软骨缺损的方法是有效可行的,为其进一步临床应用提供了实验依据。     

骨关节炎滑膜病变的体液标志物研究进展

骨关节炎（osteoarthritis,OA）是一种以进行性关节软骨的退化、骨赘形成及软骨下骨硬化为病理特征的疾病。近年来研究发现,关节滑膜的炎症也是骨关节炎发病的重要病理机制。骨关节炎患者体内血清及滑液中包含大量滑膜细胞和软骨细胞的代谢产物,如胶原蛋白降解产物、C反应蛋白降解产物、透明质酸、细胞因子和糖蛋白等,这些滑膜或软骨细胞的代谢产物与骨关节炎密切相关,它们在骨关节炎滑膜病变的发生和发展过程中发挥重要作用,能够一定程度反映骨关节炎患者体内关节滑膜的炎症程度及骨关节炎的进展程度。早期骨关节炎的滑膜病变在医学影像学检查中难以被识别和诊断,因此,寻找与骨关节炎滑膜病变相关的特异性生物学标志物有助于骨关节炎滑膜炎的早期诊断及进展评估。综述了以上各种滑膜或软骨细胞代谢产物与骨关节炎骨膜病变相关关系的研究进展,以期为未来开发相应的生化检测手段和药物提供理论依据。     

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.     

Gas7在大鼠关节软骨中的表达及意义

目的探讨生长休止蛋白7（Gas7）在成年大鼠关节软骨中的表达及意义。方法雄性SD大鼠（3个月、12个月）各12只。取膝关节和股骨上端关节部分,经脱钙石蜡包埋并切片,采用HE染色和免疫组化SABC法检测。检测各关节软骨组织中Gas7的表达及其定位。结果关节软骨切线层与移行层Gas7的表达呈现强阳性,而在辐射层及软骨钙化层则弱阳性或阴性。结论Gas7在成年大鼠关节软骨各层细胞的表达不同,可能与各层软骨细胞的生长发育及代谢状况有关     

代谢综合征与骨关节炎

骨关节炎(osteoarthritis,OA)是由关节退行性功能失调引起的慢性疾病,在中老年人群中易出现,是其致畸的主要原因。软骨细胞是软骨内唯一的一种细胞,具有合成胞外蛋白及维持基质稳定的作用。软骨内环境的稳定是软骨细胞执行正常功能的基本条件,而不利因素的刺激可导致合成代谢与分解代谢平衡的破坏,促进OA的发生发展。近年来研究发现,代谢综合征(metabolic syndrome,MS)与OA关系密切。MS目前定义还不是很明确,但其具体表现为胰岛素抵抗、高血压、脂代谢紊乱以及肥胖。而这些因素均可引起软骨内环境的改变,促进OA的病情发展。MS中所有因素可能存在协同作用,其综合作用与OA的发生发展具有显著相关性。它们之间并非因果关系,但潜在一些共同作用基础。MS与OA之间的相互关系目前还不是很明确,仍需要进一步研究。     

透明质酸在间充质干细胞向软骨细胞分化中的应用

随着组织工程学的发展,利用间充质干细胞(mesenchymal stem cells,MSCs)定向分化为软骨细胞,用于治疗骨性关节炎、关节创伤等因素造成的软骨缺损的研究方兴未艾。透明质酸(hyaluronic acid,HA) 是一种酸性多糖类生物大分子,亦是软骨基质的主要成分之一。由于其优良的生物相容性、可降解等特性,HA已成为优良的天然生物材料,其作为支架材料应用于软骨缺损修复已有一段历史。近年来又发现,HA除作为载体支架材料外,还可作为调节因子应用于MSCs向软骨细胞分化。以下将对近年来利用HA应用于MSCs向软骨细胞分化的研究进行总结,旨在为以MSCs为基础的组织工程化软骨的临床应用奠定基础。     

软骨基质来源定向结构支架复合软骨细胞体外构建组织工程软骨的研究

目的：探讨采用软骨细胞外基质材料制备的定向结构软骨支架复合软骨细胞,在体外静态培养条件下生成组织工程软骨的可能性。方法：制备牛关节软骨细胞外基质材料,利用温度梯度热诱导相分离技术构建具备垂直定向孔道结构的软骨支架,同时采用传统冷冻干燥方法制备非定向支架,检测两组支架的力学性能;提取兔关节软骨细胞,分别接种两组支架,体外静态培养2周及4周后取材,对构建的组织工程软骨进行组织切片染色、生物化学分析及生物力学检测。结果：定向软骨支架的压缩弹性模量数值明显高于非定向软骨支架,体外培养时定向支架上种子细胞在3-9d内增殖高于非定向支架,差异有统计学意义（P〈0．05）;体外静态培养4周后形成的两组新生组织工程软骨进行软骨特异性染色均呈阳性,在定向组新生软骨切片中在垂直方向上可见大量呈规则平行排列的粗大胶原纤维,两组新生软骨的生物化学检测包括总DNA、总GAG及总胶原含量差异无统计学意义（P〉0．05）。定向组织工程软骨压缩弹性模量在2周及4周时均高于非定向组织工程软骨,差异有统计学意义（P〈0．05）。但两组组织工程软骨上述指标均显著低于正常关节软骨（P〈0．05）。结论：软骨细胞外基质材料制备的定向结构软骨支架复合软骨细胞,在体外静态培养条件下能够成功生成具有定向纤维结构的组织工程软骨,并可以有效促进新生软骨组织力学性能的提升,在软骨组织工程中具有良好的应用前景。     

深低温冻存组织工程化软骨在喉狭窄功能重建中的应用

目的:探讨低温保存组织工程化软骨在喉狭窄功能重建中的应用价值。方法:取3周龄新西兰兔关节软骨细胞,体外培养,取第2代对数生长期培养细胞,制成细胞悬液,调整软骨细胞悬液浓度约为5×107个/ml左右,接种于PGA三维支架材料上,复合物体外培养2周后冻存,冻存6个月后解冻复苏,再行体外培养观察,2周后接种于已建立的喉甲状软骨缺损模型的软骨缺损处,并设对照组。术后12周取材,行大体及组织学观察。结果:经低温冻存的组织工程化软骨生长良好,组织学观察有软骨形成,与周围软骨组织结合紧密,与非冻存组相比差异无统计学意义。结论:深低温冻存对组织工程化软骨的生物活性无明显的影响,低温冻存的组织工程化软骨可用于喉软骨缺损的修复,重建喉功能。