中国组织工程研究 ›› 2024, Vol. 28 ›› Issue (25): 4034-4040.doi: 10.12307/2024.180
• 干细胞基础实验 basic experiments of stem cells • 上一篇 下一篇
余洋溢,廉 强,吴建群,张 轩,任晋可,李广恒
收稿日期:
2023-04-27
接受日期:
2023-04-28
出版日期:
2024-09-08
发布日期:
2023-11-24
通讯作者:
李广恒,博士,主任医师,深圳市肌肉骨骼组织重建与功能恢复重点实验室,关节骨科,深圳市人民医院(暨南大学第二临床医学院,南方科技大学第一附属医院) ,广东省深圳市 510515
作者简介:
余洋溢,男,1987年生,河南省人,汉族,2019年郑州大学毕业,博士,主治医师,主要从事骨关节退行性疾病、运动损伤的科研与临床工作。
廉强,深圳市肌肉骨骼组织重建与功能恢复重点实验室,关节骨科,深圳市人民医院(暨南大学第二临床医学院,南方科技大学第一附属医院) ,广东省深圳市 510515
基金资助:
Yu Yangyi, Lian Qiang, Wu Jianqun, Zhang Xuan, Ren Jinke, Li Guangheng
Received:
2023-04-27
Accepted:
2023-04-28
Online:
2024-09-08
Published:
2023-11-24
Contact:
Li Guangheng, PhD, Chief physician, Shenzhen Key Laboratory of Musculoskeletal Tissue Reconstruction and Function Restoration, Department of Adult Joint Reconstruction and Orthopedic Surgery, Shenzhen People’s Hospital (Second Clinical Medical College of Jinan University, First Affiliated Hospital, Southern University of Science and Technology), Shenzhen 510515, Guangdong Province, China
About author:
Yu Yangyi, PhD, Attending physician, Shenzhen Key Laboratory of Musculoskeletal Tissue Reconstruction and Function Restoration, Department of Adult Joint Reconstruction and Orthopedic Surgery, Shenzhen People’s Hospital (Second Clinical Medical College of Jinan University, First Affiliated Hospital, Southern University of Science and Technology), Shenzhen 510515, Guangdong Province, China
Lian Qiang, Shenzhen Key Laboratory of Musculoskeletal Tissue Reconstruction and Function Restoration, Department of Adult Joint Reconstruction and Orthopedic Surgery, Shenzhen People’s Hospital (Second Clinical Medical College of Jinan University, First Affiliated Hospital, Southern University of Science and Technology), Shenzhen 510515, Guangdong Province, China
Supported by:
摘要:
文题释义:
异位骨化:指在正常情况下不具有骨化性质的组织中的骨形成,包括继发于肌肉、骨骼损伤后的异位骨化、神经源性异位骨化和进行性纤维发育不良性骨化等。其主要特点是在软组织中钙化骨迅速形成,于伤后3-12周形成异位骨组织,引起关节周围肿胀、疼痛及关节活动障碍等症状,甚至出现周围神经嵌压和压迫性溃疡。
背景:骨骼肌异位骨化是临床上严重的并发症。对于骨骼肌异位骨化而言,其参与成骨过程中的细胞仍不明确。
目的:观察肌细胞及筋膜细胞以及内皮细胞在骨肌中异位骨化过程中的参与情况,观察骨形态发生蛋白4诱导下骨骼肌内异位骨化的细胞来源。结果与结论:①骨形态发生蛋白4导致肌束退化并增加C2C12细胞增殖。与其他组相比,FDC组具有较高的阿尔新蓝和番红O染色面积(P < 0.05)和较低碱性磷酸酶染色面积(P < 0.05);而L6组和其他组相比具有更大的碱性磷酸酶染色面积(P < 0.05),但阿尔新蓝和番红O染色面积较小(P < 0.05)。②将腺相关病毒-骨形态发生蛋白4吸附的明胶海绵移植到FVB/N-TgN (TIE2-LacZ) 182Sato小鼠中会导致异位骨化。③X-gal染色结果显示,在软骨细胞及异化骨中无明显染色,提示Tie2+内皮细胞不参与异位骨化的形成。④结果证实,在腺相关病毒-骨形态发生蛋白4诱导的骨骼肌异位软骨化过程中,成纤维细胞是软骨细胞的主要细胞来源,而肌源性细胞是成骨细胞的主要来源。Tie2+内皮细胞可能不是软骨和骨的细胞来源。
https://orcid.org/0000-0003-0292-0954 (余洋溢)
中国组织工程研究杂志出版内容重点:干细胞;骨髓干细胞;造血干细胞;脂肪干细胞;肿瘤干细胞;胚胎干细胞;脐带脐血干细胞;干细胞诱导;干细胞分化;组织工程
中图分类号:
余洋溢, 廉 强, 吴建群, 张 轩, 任晋可, 李广恒. 骨形态发生蛋白4诱导下骨骼肌内异位骨化的细胞来源[J]. 中国组织工程研究, 2024, 28(25): 4034-4040.
Yu Yangyi, Lian Qiang, Wu Jianqun, Zhang Xuan, Ren Jinke, Li Guangheng. Cell-of-origin for heterotopic ossification induced by bone morphogenetic protein 4 in skeletal muscle[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2024, 28(25): 4034-4040.
[1] MEYERS C, LISIECKI J, MILLER S, et al. Heterotopic ossification: a comprehensive review. JBMR Plus. 2019;3(4):e10172. [2] YANG YS, KIM JM, XIE J, et al. Suppression of heterotopic ossification in fibrodysplasia ossificans progressiva using AAV gene delivery. Nat Commun. 2022; 13(1):6175. [3] KAN C, DING N, YANG J, et al. BMP-dependent, injury-induced stem cell niche as a mechanism of heterotopic ossification. Stem Cell Res Ther. 2019;10(1):14. [4] LEES-SHEPARD JB, STOESSEL SJ, CHANDLER JT, et al. An anti-ACVR1 antibody exacerbates heterotopic ossification by fibro-adipogenic progenitors in fibrodysplasia ossificans progressiva mice. J Clin Invest. 2022;132(12):e153795. [5] TSANG KY, CHEAH KS. The extended chondrocyte lineage: implications for skeletal homeostasis and disorders. Curr Opin Cell Biol. 2019;61:132-140. [6] HUANG Y, WANG X, ZHOU D, et al. Macrophages in heterotopic ossification: from mechanisms to therapy. NPJ Regen Med. 2021;6(1):70. [7] SHAHRIYARI M, ISLAM MR, SAKIB SM, et al. Engineered skeletal muscle recapitulates human muscle development, regeneration and dystrophy. J Cachexia Sarcopenia Muscle. 2022;13(6):3106-3121. [8] FENG H, XING W, HAN Y, et al. Tendon-derived cathepsin K-expressing progenitor cells activate Hedgehog signaling to drive heterotopic ossification. J Clin Invest. 2020;130(12):6354-6365. [9] ZHANG Q, ZHOU D, WANG H, et al. Heterotopic ossification of tendon and ligament. J Cell Mol Med. 2020;24(10):5428-5437. [10] EGHBALI-FATOURECHI GZ, LAMSAM J, FRASER D, et al. Circulating osteoblast-lineage cells in humans. N Engl J Med. 2005;352(19):1959-1966. [11] NESTI LJ, JACKSON WM, SHANTI RM, et al. Differentiation potential of multipotent progenitor cells derived from war-traumatized muscle tissue. J Bone Joint Surg Am. 2008;90(11):2390-2398. [12] UEZUMI A, FUKADA S, YAMAMOTO N, et al. Mesenchymal progenitors distinct from satellite cells contribute to ectopic fat cell formation in skeletal muscle. Nat Cell Biol. 2010;12(2):143-152. [13] DROUIN G, COUTURE V, LAUZON MA, et al. Muscle injury-induced hypoxia alters the proliferation and differentiation potentials of muscle resident stromal cells. Skelet Muscle. 2019;9(1):18. [14] LAVASANI M, LU A, THOMPSON SD, et al. Isolation of muscle-derived stem/progenitor cells based on adhesion characteristics to collagen-coated surfaces. Methods Mol Biol. 2013;976:53-65. [15] TU B, YU B, WANG W, et al. Inhibition of IL-17 prevents the progression of traumatic heterotopic ossification. J Cell Mol Med. 2021;25(16):7709-7719. [16] FELIX-ILEMHENBHIO F, PICKERING GAE, KISS-TOTH E, et al. Pathophysiology and emerging molecular therapeutic targets in heterotopic ossification. Int J Mol Sci. 2022;23(13):6983. [17] WOSCZYNA MN, BISWAS AA, COGSWELL CA, et al. Multipotent progenitors resident in the skeletal muscle interstitium exhibit robust BMP-dependent osteogenic activity and mediate heterotopic ossification. J Bone Miner Res. 2012; 27(5):1004-1017. [18] LEES-SHEPARD JB, YAMAMOTO M, BISWAS AA, et al. Activin-dependent signaling in fibro/adipogenic progenitors causes fibrodysplasia ossificans progressiva. Nat Commun. 2018;9(1):471. [19] SHEN F, SHI Y. Recent advances in single-cell view of mesenchymal stem cell in osteogenesis. Front Cell Dev Biol. 2021;9:809918. [20] CAPLAN AI. Mesenchymal stem cells. J Orthop Res. 1991;9(5):641-650. [21] LI G, PENG H, CORSI K, et al. Differential effect of BMP4 on NIH/3T3 and C2C12 cells: implications for endochondral bone formation. J Bone Miner Res. 2005; 20(9):1611-1623. [22] LI G, ZHENG B, MESZAROS LB, et al. Identification and characterization of chondrogenic progenitor cells in the fascia of postnatal skeletal muscle. J Mol Cell Biol. 2011;3(6):369-377. [23] WERLEIN C, ACKERMANN M, STARK H, et al. Inflammation and vascular remodeling in COVID-19 hearts. Angiogenesis. 2023;26(2):233-248. [24] PRADOS B, DEL TORO R, MACGROGAN D, et al. Heterotopic ossification in mice overexpressing Bmp2 in Tie2+ lineages. Cell Death Dis. 2021;12(8):729. [25] CHAN NT, LEE MS, WANG Y, et al. CTR9 drives osteochondral lineage differentiation of human mesenchymal stem cells via epigenetic regulation of BMP-2 signaling. Sci Adv. 2022;8(46):eadc9222. [26] ALFAQIH MS, TARAWAN VM, SYLVIANA N, et al. Effects of vitaminutes d on satellite cells: a systematic review of in vivo studies. Nutrients. 2022;14(21):4558. [27] ROSINA M, LANGONE F, GIULIANI G, et al. Osteogenic differentiation of skeletal muscle progenitor cells is activated by the DNA damage response. Sci Rep. 2019; 9(1):5447. [28] RAUCH A, MANDRUP S. Transcriptional networks controlling stromal cell differentiation. Nat Rev Mol Cell Biol. 2021;22(7):465-482. [29] CONTRERAS O, ROSSI FMV, THERET M. Origins, potency, and heterogeneity of skeletal muscle fibro-adipogenic progenitors-time for new definitions. Skelet Muscle. 2021;11(1):16. [30] ALESSI WOLKEN DM, IDONE V, HATSELL SJ, et al. The obligatory role of activin a in the formation of heterotopic bone in fibrodysplasia ossificans progressiva. Bone. 2018;109:210-217. |
[1] | 杨玉芳, 杨芷姗, 段棉棉, 刘毅恒, 唐正龙, 王 宇. 促红细胞生成素在骨组织工程中的应用及前景[J]. 中国组织工程研究, 2024, 28(9): 1443-1449. |
[2] | 魏 娟, 李 婷, 郇梦婷, 谢 颖, 谢舟煜, 韦庆波, 吴云川. 静力性训练改善2型糖尿病骨骼肌胰岛素抵抗的机制[J]. 中国组织工程研究, 2024, 28(8): 1271-1276. |
[3] | 王 继, 张 敏, 李文博, 杨中亚, 张 龙. 有氧运动对2型糖尿病大鼠糖脂代谢、骨骼肌炎症和自噬的影响[J]. 中国组织工程研究, 2024, 28(8): 1200-1205. |
[4] | 孔健达, 穆玉晶, 朱 磊, 李志林, 陈世娟. 骨骼肌再生过程中卫星细胞调控机制及其生态位信号的作用[J]. 中国组织工程研究, 2024, 28(7): 1105-1111. |
[5] | 王 雯, 郑芃芃, 孟浩浩, 刘 浩, 袁长永. 过表达Sema3A促进牙髓干细胞和MC3T3-E1的成骨分化[J]. 中国组织工程研究, 2024, 28(7): 993-999. |
[6] | 杨毅峰, 黄 健, 叶 楠, 王 琳. 全膝关节置换中的缺血再灌注损伤[J]. 中国组织工程研究, 2024, 28(6): 955-960. |
[7] | 申飞燕, 姚吉祥, 苏珊珊, 赵忠民, 唐巍东. 敲低环状RNA WD重复含蛋白1抑制膝骨关节炎软骨细胞增殖并诱导凋亡[J]. 中国组织工程研究, 2024, 28(4): 499-504. |
[8] | 刘志杨, 傅泽铤, 夏 雨, 丁海丽. 运动性骨骼肌损伤中时钟基因BMAL1与MyoD的作用[J]. 中国组织工程研究, 2024, 28(4): 510-515. |
[9] | 乔虎军, 王国祥. 白细胞介素1β诱导大鼠骨性关节炎软骨细胞模型的效果评价[J]. 中国组织工程研究, 2024, 28(4): 516-521. |
[10] | 韦沅汛, 陈 锋, 林宗汉, 张 驰, 潘成镇, 韦宗波. Notch信号通路与骨质疏松症及中医药防治[J]. 中国组织工程研究, 2024, 28(4): 587-593. |
[11] | 朱志祺, 苑思杰, 张梓琳, 纪仕杰, 蒙明松, 颜安明, 韩 婧. 六味地黄丸对钛颗粒诱导骨溶解成骨影响的机制[J]. 中国组织工程研究, 2024, 28(3): 392-397. |
[12] | 张树东, 黄一琳, 姚 琦. 安石榴苷促进成骨治疗绝经后骨质疏松[J]. 中国组织工程研究, 2024, 28(26): 4101-4105. |
[13] | 杨宗睿, 葛海雅, 石金玉, 汪正明, 王媛媛, 李正言, 杜国庆, 詹红生. “筋出槽”大鼠模型骨骼肌形态学和功能的特征性变化[J]. 中国组织工程研究, 2024, 28(26): 4170-4177. |
[14] | 罗善超, 唐继仁. 橙皮素抑制氧化应激影响软骨细胞的炎性退变[J]. 中国组织工程研究, 2024, 28(26): 4184-4188. |
[15] | 李家乐, 罗达胜, 郑刘杰, 刘 伟, 姚运峰. 人骨关节炎软骨细胞上调成骨细胞中骨保护素的作用途径[J]. 中国组织工程研究, 2024, 28(26): 4194-4201. |
C2C12 formed myotubes and C2C12 myocytes were treated with BMP4; Analysis of osteogenic and chondrogenic differentiation potential of myocytes (L6) and fibroblast-derived cells (FDC) under BMP4 treatment; to study the effect of endothelial cell in HO induced by BMP4 in TIE2-LacZ gene mice (Figure 1).
Time and settings
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文题释义:
异位骨化:指在正常情况下不具有骨化性质的组织中的骨形成,包括继发于肌肉、骨骼损伤后的异位骨化、神经源性异位骨化和进行性纤维发育不良性骨化等。其主要特点是在软组织中钙化骨迅速形成,于伤后3-12周形成异位骨组织,引起关节周围肿胀、疼痛及关节活动障碍等症状,甚至出现周围神经嵌压和压迫性溃疡。中国组织工程研究杂志出版内容重点:干细胞;骨髓干细胞;造血干细胞;脂肪干细胞;肿瘤干细胞;胚胎干细胞;脐带脐血干细胞;干细胞诱导;干细胞分化;组织工程
为研究细胞在骨肌中异位骨化过程中的作用。该实验在体外培养C2C12形成的肌束和C2C12肌母细胞,研究它们对骨形态发生蛋白4(BMP4)处理的反应。发现BMP4导致C2C12形成的肌束退化并增加C2C12细胞增殖。另外肌源性细胞系在BMP4处理下具有高的成骨潜力但较低成软骨潜力。最后该实验将AAV-BMP4吸附的明胶海绵移植到FVB/N-TgN(TIE2-LacZ)182Sato小鼠中。染色结果提示Tie2+血管内皮细胞不是软骨细胞或成骨细胞的原始细胞。该实验最后得出结论在AAV-BMP4诱导的骨骼肌异位软骨化过程中,Tie2+内皮细胞可能不是软骨和骨相的细胞来源。骨骼肌周膜和肌内膜中的成纤维细胞可能是软骨细胞的主要细胞来源,而肌源性细胞是成骨细胞的主要来源。
中国组织工程研究杂志出版内容重点:干细胞;骨髓干细胞;造血干细胞;脂肪干细胞;肿瘤干细胞;胚胎干细胞;脐带脐血干细胞;干细胞诱导;干细胞分化;组织工程
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