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硅酸盐陶瓷减弱高糖环境下诱导的骨髓间充质干细胞成骨分化抑制

董溪溪  王晓亚  邢敏  赵灿灿  郭斌  曹均凯  常江  
【摘要】:目的:人骨髓间充质干细胞(hBMSCs)已被广泛用作骨组织工程中的种子细胞;然而,骨组织工程在糖尿病患者中的应用存在很大问题。高葡萄糖(HG)环境对hBMSCs的增殖和成骨分化具有抑制作用,从而减少骨形成。我们先前的研究表明,从硅酸盐生物陶瓷中提取的硅(Si)离子可以刺激h BMSCs在正常培养条件下的增殖和成骨分化。本研究旨在研究Si离子是否可以阻止高糖诱导的hBMSCs增殖和成骨抑制。方法:(1)常规培养基与高糖环境下加入一定浓度的S离子,在1、3、7天进行细胞增殖实验,第3天进行成骨相关基因的定量检测,第10天进行ALP染色及定量检测,第21天进行茜素红染色。(2)未了解S离子对高糖环境下细胞内活性氧(ROS)产生的影响进行染色及定量检测。(3)最后进行BMP2信号通路相关基因的检测。结果:我们发现,在HG条件下,2.59ppm浓度的Si离子促进了hBMSCs的增殖。ALP活性测定,茜素红S染色和成骨基因(BMP2,RUNX2,ALP,COL1和OCN)的q PCR分析结果表明,15.92ppm浓度的Si离子阻止了高糖诱导的hBMSCs成骨分化抑制。此外,Si离子降低了HG处理的hBMSC中活性氧(ROS)的水平。此外,HG条件下在施加15.99ppm Si离子处理的hBMSC中,检测到BMP2/SMAD信号传导途径的活化。结论:我们实验结果表明,Si离子的特定浓度通过抗氧化作用和BMP2/SMAD途径的调节来阻止HG诱导的hBMSCs增殖和成骨分化抑制。表明硅酸盐生物陶瓷是糖尿病骨组织工程中具有良好应用前景的生物材料。

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