骨形态发生蛋白6对张应力下大鼠骨髓间充质干细胞成骨分化的影响

口腔医学研究 ›› 2015, Vol. 31 ›› Issue (6): 571-574.

骨形态发生蛋白6对张应力下大鼠骨髓间充质干细胞成骨分化的影响

张号, 熊波, 蒋校文^*, 鲁坤, 李芬芳

南华大学附属郴州市第一人民医院口腔科·南华大学转化医学研究所湖南郴州 423000

收稿日期:2014-11-05 出版日期:2015-06-28 发布日期:2016-04-29
通讯作者: 蒋校文,电话:0735-2343899
作者简介:张号(1984~ ),男,江苏人,硕士在读,主治医师,主要从事口腔科的临床治疗工作。
基金资助:
国家自然基金(编号:81301651);郴州市科技局项目(编号:CZ2013067)

Effect of BMP-6 on the Osteogenesis of Rat Bone Marrow Mesenchymal Stem Cells under Stress Tensile.

ZHANG Hao, XIONG Bo, JIANG Xiao-wen, et al.

Department of Stomatology, the First People’s Hospital of Chenzhou ＆ Institute of Translation Medicine, University of South China, Chenzhou 423000

Received:2014-11-05 Online:2015-06-28 Published:2016-04-29

摘要/Abstract

摘要： 目的:探讨骨形态发生蛋白-6(BMP-6)对张应力作用下大鼠骨髓间充质干细胞(BMMSCs)成骨向分化的影响。方法:应用四点弯曲加力系统对体外分离培养大鼠BMMSCs施加不同大小的周期单一张应力60 min,2 h后检测检测内源性BMP-6的表达量,同时检测碱性磷酸酶、骨钙素表达量和进行成骨细胞转录因子-2mRNA定量分析。然后对体外分离培养转染人BMP-6复制缺陷型病毒的大鼠BMMSCs施加4000μstrain的周期单一张应力60 min,2 h后检测成骨标志表达。结果:随着张应力的增大,BMP-6的表达逐渐增强,同时成骨能力亦增强,但2000 μstrain以后BMP-6的表达与成骨能力均下降。4000 μstrain条件下2 h后转染人BMP-6基因的大鼠BMMSCs各项成骨标志因子的检测明显强于转染空白病毒。结论:适当的张应力可促进BMP-6表达上调和BMMSCs骨向分化,上调BMP-6的表达可以恢复过大张应力所致的成骨能力下降。

关键词: 张应力, 骨髓间充质干细胞, 腺病毒, 骨形态发生蛋白

Abstract: Objective: To evaluate the impact of BMP-6 on the osteogenesis of rat bone marrow-derived mesenchymal stem cells under tensile stress. Methods: Different tensile stress was applied on rat BMMSCs by four-point bending apparatus for 60 minutes. Two hours later, the changes of the BMP-6 mRNA level and alkaline phosphate, osteocalcin and runt-related transcription factor 2 mRNA level were examined. Then under the poor osteogenesis condition(4000μstrain), the BMP-6 adenovirus transfected BMMSCs and control BMMSCs were also performed the same test to evaluate the osteogenic ability. Results: With the increase of tensile stress, the expression of BMP-6 was gradually increased, so was the osteogenic capacity. However, both of the BMP-6 expression and osteogenic capacity decreased obviously after the tensile stress exceeded 2000μstrain. Under the 4000μstrain stress tensile, the transfected cells presented better osteogenic ability than control cells. Conclusion: The proper tensile stress would promote BMP-6 expression and BMMSCs osteogensis. The BMP-6 would recover the compromised osteogenic ability by major stress tensile.

Key words: Tensile stress , Bone marrow-derived mesenchymal stem cells , Adenovirus, BMP

中图分类号:

R782.2

张号, 熊波, 蒋校文, 鲁坤, 李芬芳. 骨形态发生蛋白6对张应力下大鼠骨髓间充质干细胞成骨分化的影响[J]. 口腔医学研究, 2015, 31(6): 571-574.

ZHANG Hao, XIONG Bo, JIANG Xiao-wen, et al.. Effect of BMP-6 on the Osteogenesis of Rat Bone Marrow Mesenchymal Stem Cells under Stress Tensile.[J]. Journal of Oral Science Research, 2015, 31(6): 571-574.

参考文献

[1] 胡静.颌骨牵张成骨的临床及基础研究[J].中华口腔医学杂志,2005,40(1)∶10-2
[2] 许刚,张长春,周建生,等.BMP-6 成骨机制和成骨效应的研究进展[J].中国修复重建外科杂志,2013,27(9)∶1144-7
[3] 高莺,李继华,韩立赤,等.张应力诱导大鼠骨髓间充质干细胞骨向分化及其差异基因表达分析[J].华西口腔医学杂志,2009,27(2)∶213-6
[4] 朱晓文,周昊戚孟春,等.TGF-β/Smad信号通路在大鼠间充质干细胞机械牵张中的表达[J].口腔医学研究,2013,29(8)∶704-6
[5] Li G, Simpson AH, Kenwright J, et al. Assessment of cell proliferation in regenerating bone during distraction osteogenesis at different distraction rates [J]. J Orthop Res, 1997, 15∶765-72
[6] Vukicevic S, Grgurevic L. BMP-6 and mesenchymal stem cell differentiation [J]. Cytokine Growth Factor Rev, 2009, 20(5-6)∶441-8
[7] Zachos TA, Shiekls KM, Bertone AL. Gene-mediated oeteogenic differentiation of stem cells by bone morphogentic proteins-2 or -6 [J]. J Orthop Res, 2006, 24(6)∶1279-91[8] Friedman MS, Long MW, Hankenson KD. Osteogenic differentiation of human mesenchymal stem cells is regulated by bone morphogenetic protein-6 [J]. J Cell Biochem, 2006, 98(3)∶538-54
[9] Sheyn D, Kallai L, Tawackoli W, et al. Gene-modifed adult stem cells regenerate vertebral bone defect in a rat model [J]. Mol Pharm, 2011, 8(5)∶1592-601
[10] Li JZ, Li H, Sasaki T, et al. Osteogenic potential of five different recombinant human bone morphogenetic protein adenoviral vectors in therat [J]. Gene Ther, 2003, 10(20)∶1735-43
[11] Sato M, Ochi T, Nakase T, et al. Mechanical tension-stress induces expression of bone morphogenetic protein (BMP)-2 and BMP-4, but not BMP-6, BMP-7, and GDF-5 mRNA, during distraction osteogenesis [J]. J Bone Miner Res, 1999, 14(7)∶1084-95
[12] Yazawa M, Kishi K, Nakajima H, et al. Expression of bone morphogenetic proteins during mandibular distraction osteogenesis in rabbits [J]. J Oral Maxillofac Surg, 2003, 61(5)∶587-92
[13] Lammens J, Liu Z, Luyten F. Bone morphogenetic protein signaling in the murine?distraction osteogenesis model [J]. Acta Orthop Belg, 2009, 75(1)∶94-102

[1]	王冬香, 王光素, 唐正龙, 陈友利, 高琼, 安宁. 下颌骨髁突高位骨折游离复位愈合过程中DKK-1/BMP-2的表达研究[J]. 口腔医学研究, 2020, 36(8): 748-752.
[2]	王晶, 塔依尔·阿力甫, 姚志涛, 阿迪力江·赛买提, 朱晓雨, 孙常浩, 买买提吐逊·吐尔地. 探究慢病毒介导BMP-2及VEGF-165 转染山羊骨髓间充质干细胞向软骨方向分化的影响[J]. 口腔医学研究, 2020, 36(6): 528-533.
[3]	卢永超, 王伟, 吕翱, 刘逸卿, 杜毅. 炎症微环境下骨髓间充质干细胞骨向分化中Periostin基因表达研究[J]. 口腔医学研究, 2020, 36(12): 1148-1152.
[4]	梁又德, 韦伟, 薛伟伟, 周瑞平, 傅润英, 王贻宁. 周期性张应力对牙周膜细胞内LIF和LIFR的表达影响[J]. 口腔医学研究, 2019, 35(9): 863-867.
[5]	刘治, 秦青, 高鹏, 孙聪, 张乐琪. 骨形态发生蛋白受体2在诱导多能干细胞成釉分化中的作用研究[J]. 口腔医学研究, 2019, 35(5): 488-492.
[6]	陈燕, 姜胜军, 彭友俭. 骨髓间充质干细胞来源的外泌体对成骨细胞增殖和分化的影响[J]. 口腔医学研究, 2019, 35(4): 401-404.
[7]	王佳, 张文静, 韩祥祯, 周琦琪, 何惠宇. 巨噬细胞集落刺激因子过表达对信号通路中破骨相关因子的影响[J]. 口腔医学研究, 2019, 35(11): 1089-1093.
[8]	陆蓓. 重组人骨形态发生蛋白-9对人牙周膜成纤维细胞成骨分化的影响[J]. 口腔医学研究, 2018, 34(8): 857-861.
[9]	叶舒, 麦宇芸, 权晶晶, 胡晓莉, 张晓磊. 布比他丁促进大鼠骨髓间充质干细胞CXC型趋化因子受体4膜向分布及迁移能力的研究[J]. 口腔医学研究, 2018, 34(7): 707-711.
[10]	刘艳云, 徐宁, 刘玉慧, 刘加涛, 朱艺丹, 何苗苗, 余占海. PTH-FC对大鼠骨髓间充质干细胞增殖及骨向分化的影响[J]. 口腔医学研究, 2018, 34(6): 614-618.
[11]	黄硕, 李永锋, 谭新颖, 王宏, 张安东, 胡敏, 刘昌奎. 同种异体骨复合骨髓间充质干细胞用于髁突缺损修复的实验性研究[J]. 口腔医学研究, 2018, 34(5): 558-562.
[12]	蒋星宇, 张玉峰, 杨璐, 孙晋虎, 黎婷. 三七总皂苷在兔牙齿移动过程中对牙周组织中破骨细胞及BMP-2表达的影响[J]. 口腔医学研究, 2018, 34(4): 442-447.
[13]	赵萤, 陈慧, 张旻. 流体静压力对BMSCs/PRF复合构建的组织工程软骨移植物力学性能的影响[J]. 口腔医学研究, 2018, 34(3): 249-253.
[14]	路红艳, 李健, 龙星. 间充质干细胞表面标记在颞下颌关节疾病患者滑膜间充质细胞表达的比较[J]. 口腔医学研究, 2018, 34(11): 1249-1252.
[15]	李冬梅, 刘新晖, 李庆星. 山羊颌骨骨髓间充质干细胞与纳米晶胶原骨材料体外复合培养的实验研究[J]. 口腔医学研究, 2018, 34(1): 22-26.