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第43卷第6期
·874 · 南 京 医 科 大 学 学 报 2023年6月
COL1A1)及 RUNX2 表达水平更高。此外,Lu 等 [18] 积也更显著。Morgan 等 [23] 从未成熟牛软骨中筛选
用BMP⁃9+SRT2104处理C3H10T1/2细胞,在处理5、 出关节软骨源性祖细胞,分别用 TGF 和 BMP⁃9 诱
7 d 时 发 现 与 单 纯 使 用 BMP ⁃ 9 相 比 ,BMP ⁃ 9 + 导,发现 BMP⁃9 处理的祖细胞的 ACAN 和 COL2A1
SRT2104 组的 OCN、COL1A1 及 RUNX2 表达水平明 基因表达分别比对照组高11倍和5倍,培养14 d后
显增强,同时PCR检测结果也证实了这一结论。 的基因表达定量分析也证实了这一点。由此可见,
BMP⁃9 可以促进间充质干细胞成骨分化,因此 BMP⁃9 可以促进成软骨分化,但其诱导软骨形成的
在骨组织工程、颅骨修复、骨缺损愈合中发挥重要 机制目前尚不明确。
作用。Freitas等 [19] 利用簇状规则间隔短回文重复序
4 BMP⁃9的特性
列相关核酸酶 Cas⁃9(clustered regularly interspaced
short palindromic repeats/associated nulease Cas ⁃ 9, 与其他BMP家族成员相比,BMP⁃9的成骨分化
CRISPR⁃Cas9)技术对MSC进行基因编辑,使其过表 能力最强。Bipin等 [24] 研究发现,在大鼠颅骨缺损模
达 BMP⁃9,同时构建了大鼠颅骨缺损模型,结果显 型中,使用甲基纤维素(MC)和海藻酸钙(Alg)的可
示,BMP⁃9 组的 RUNX2、OSX、ALP 等成骨标志物基 注射给药系统联合搭载不同剂量(0.5、1.5 μg)的
因表达水平较对照组更高,同时注射后第21天时观 rhBMP⁃2 或 rhBMP⁃9 的 凝 胶 系 统 ,相 同 剂 量 下 ,
察到更强的细胞外基质矿化作用。显微 CT 结果显 rhBMP⁃9组相比rhBMP⁃2组表现出更好的骨缺损修
示,与对照组相比,BMP⁃9处理组的颅骨缺损处新骨 复效果,同时还观察到 0.5 μg rhBMP⁃9 组骨缺损修
形成更多。Wang 等 [20] 发现在体内,相比对照组,负 复效果弱于 1.5 μg rhBMP⁃9 组。Fujioka⁃Kobayashi
[25]
载 BMP⁃9 和 P⁃15 肽水凝胶的聚乳酸⁃乙醇酸(poly⁃ 等 构建新西兰兔颅骨缺损模型,在该模型中通过脱
lactic acid glycolic acid,PLGA)支架处理的MSC表达 蛋白牛骨骨粉搭载不同质量(5、20 μg)的rhBMP⁃2或
更高水平的 ALP、RUNX2、OCN。这提示 BMP⁃9 能 rhBMP⁃9,结果表明,5 μg rhBMP⁃9组表现出最佳的修
更好地促进MSC的成骨分化。同时,该研究还观察 复骨结构。相较于5 μg rhBMP⁃9组,20 μg rhBMP⁃2
到在兔骨缺损模型中,BMP⁃9+P⁃15 肽水凝胶+ 组与 20 μg rhBMP⁃9 组的骨修复效果较差,而 5 μg
PLGA 组的新骨形成更多。Shi 等 [21] 研究报道,联合 rhBMP⁃2组则不能完全修复骨缺损。
应用生物活性玻璃(Bioglass)+BMP⁃9能够更好地促 此外,不同于其他 BMP(如 BMP⁃2、BMP⁃4、
进成骨分化。观察到在体内,相比单独使用 Bio⁃ BMP⁃7),BMP⁃9不能被经典的BMP受体拮抗剂Nog⁃
glass,BMP⁃9+Bioglass 组ALP活性更高,且在BMP⁃9 gin所抑制。据报道,Noggin抑制BMP信号通路的机
存在的情况下,RUNX2、OSX 表达水平也显著上 制是通过与 BMPRⅠ和 BMPRⅡ中的配体结构域结
调。同时,在大鼠牙齿缺损模型中,也可以观测到 合,从而阻碍 BMP 与其受体上的结合位点相结合。
BMP⁃9+Bioglass组新骨形成更多。 既往相关研究表明,Noggin 对 BMP⁃9 诱导的干细胞
成骨分化过程无明显影响 [26] 。研究发现,在 Noggin
3 BMP⁃9的成软骨作用
存在的情况中,用BMP⁃2和BMP⁃9刺激肌肉前体细
BMP⁃9 具有介导软骨祖细胞(chondroprogeni⁃ 胞系C2C12细胞,免疫荧光检测发现与BMP⁃2 处理
tor,CPC)、MSC 等成软骨分化的潜能。Kawin 等 [22] 组相比,BMP⁃9 处理组能够在细胞核中观察到更高
[2]
研究了 BMP⁃9 在 CPC 成软骨分化中的作用。该研 水平的 Smad⁃1/5/8 。与此同时,测定 Smad⁃6/7 的
究分别用 1⁃34 甲状旁腺激素(parathyroid hormone, 表达水平,发现 Noggin 存在时,与其他 BMP 相比,
PTH)和BMP⁃9处理CPC,结果表明BMP⁃9组的成软 BMP⁃9 更能诱导 Smad⁃6/7 的表达,这一结果表明
骨标志物 SRY 相关的高迁移率族框⁃9(SRY⁃type BMP⁃9 不受 Noggin 抑制,且相比其他 BMP,能够更
high⁃mobility⁃group box⁃9,SOX⁃9)、蛋白聚糖(aggre⁃ 好地促进BMP⁃SMAD信号通路。此外,还发现BMP⁃9
can,ACAN)、α1⁃Ⅱ型胶原(collagen type Ⅰ alpha 1, 刺激的 C2C12 细胞或小鼠胚胎成纤维细胞(mouse
COL2A1)的mRNA表达水平,相比1⁃34PTH组升高, embryonic fibroblast,MEF)出现较多的异位骨形成,而
其中以COL2A1最为明显。随后,通过阿尔新蓝、藏 BMP⁃2、BMP⁃4、BMP⁃6、BMP⁃7刺激的细胞异位骨形
红 O 染色和甲苯胺蓝染色测定糖胺聚糖沉积,研究 成较少或可忽略,这也证实了Noggin 对除BMP⁃9以
显示 BMP⁃9 组对糖胺聚糖表现出更大的摄取量。 外的其他BMP家族蛋白有明显抑制作用。苏木精和
同样,免疫组化分析也表明 BMP⁃9 组的 COL2A1 沉 伊红染色结果表明,BMP⁃9能够在无或存在Noggin的