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7 BMP 属于转化生长因子 β (transforming growth factorβ) 超家族的一员 , 具有诱导骨形成的作用 , 现 已发现其家族至少有 20 多个成员。 BMP 是一种低分子量酸性多肽, 属于二硫健交联的生长和分化因子 ( Wozney JM 等, 1998)。 是结构类似的高度保守的功能蛋白质族 , 其 C端有一个高度保守的结构域 , 内含 7 个位置稳定的半肤氨酸 , 这对于形成正确的二聚体结构有重要意义。 研究发现 , BMP 的活性形式为二聚体 , 它既可以两个相同的链形成的同源二聚体起作用 , 也可以两个不同的链形成的异源二聚体起作用。 BMP 合成时是一个大的前体蛋白 , 包括一个信号肤部分 , 一个前结构域及一个 羧 基末端区。 当 羧 基末端区经蛋白水解酶作用从前体蛋白上释放 出来时 , 二聚体即开始形成 ,它释放到细胞外与机体各处靶细胞表面的相应受体结合而发挥作用。 BMP 家族成员都通过结合两种丝氨酸 /苏氨酸激酶跨膜受体 (即 BMPⅠ 型和 Ⅱ 型受体)发挥其生物学活性功能 ( Miyazono K et al, 2020)。 研究发现, BMP 之间可与不同的受体结合 , 表现信号传递的多样性。 正是 同一种 BMP 可结合几种不同的 Ⅰ 型受体 ,所以才 表现出具有调节细胞趋化 、 增生 、 分化 、 迁移和凋亡等多种功能( Mehler MF et al, 1997)。 例如, BMP 与合适的受体结合 , 能够在体内 、 体外诱导未分化的间充 质细胞向软骨 、 骨细胞发生不可逆的分化 , 形成软骨和骨组织( Barboza E et al, 1999)。 BMP 诱导成骨机制 (二级标题) BMPs 是由多组单位构成的复合物。 据研究报道,能够 对成骨前体细胞 MSCs的成骨分化 作用 主要有 BMP 9 三种 BMP 蛋白, 而其它 的 BMP 则对成熟的成骨细胞的有作用 , 其中 BMP2 被认为是活性最强的唯一能单独诱导成骨的因子 ( Wozney JM et al, 1998)。 研究 发现 BMP 作为一种 强骨诱导活性的生长因子 , 能够启动 MSCs 的成骨过程 ( Wu X et al, 1996)。 BMP 对 MSCs 分化 促进 作用 , 主要是增加细胞内 BALP 活性,提高胶原蛋白、骨钙蛋白 、骨桥素的表达。 这可能是因为 MSCs 中有较多的未分化细胞 , BMP 与该细胞膜表面特异的膜受体结合 , 通过信号转导途径 , 激活细胞相应基因表达促进成骨作用的蛋白。 Gazze研究 发现 BMP 降低细胞内的胶原酶 mRNA 的表达,利于细胞外基质的合成( Gazzerro E et al, 1999)。 跨膜丝氨酸 苏氨酸蛋白激酶 是 BMP 的受体, BMP 的诱导机制控制着成骨过程 的 趋化、有丝分裂及分化三个关键步骤 ( Reddi AH et al, 1995)。 2020 届贵阳护理职业学院学生 毕业论文 8 骨诱导是指一种组织或其产物能使第二种组织分化成骨的过程。 诱导成骨需具备三个条件 ( Stone CA 等, 1997; Reddi AH 等, 2020): ( l)存在 诱导因子,当某些 部 位 BMP 浓度达到一定程度,就可以诱导骨生成。 ( 2) 存在 BMP 的靶细胞群,即 骨髓中存在诱导性成骨细胞( IOPC)和 定向性成骨 细胞( DOPC)( Reddi AH et al, 1995) , 前 者需要分子信号诱导分化 ,而后 者可以自行分化为成骨细胞。 诱导性成骨细胞是作为 BMP 靶细胞。 体外研究表明 BMP 靶细胞还有: 结缔组织中未分化而有 活力的间充质细胞、骨膜基质细胞、骨膜细胞 ( Bostrom MP et al, 1993; Bosch P et al, 2020)。 ( 3) 存在 允许骨生长的正常环境。 BMP 诱导成骨包含有 3 阶段,每一阶段都具有多分子 放大效 应 ( Reddi AH et al, 2020) :( 1)诱导趋化, 是指细胞响应化学信号分子浓度 变化所做出的方向性移行,在 BMP 趋化 作用 下,血浆纤维连接蛋白与产胶原的骨基质连接,促进间充质细胞黏附其上发生增殖。 天然牛 BMP3 和 BMP4 在体外可以直接趋化血中单核细胞 ( Reddi AH et al, 1995)。 趋化性与 BMP 浓度及细胞上的受体密度有关;( 2)诱导有丝分裂,细胞通过有丝分裂得到增殖;( 3)诱导分化, BMP 可以诱导成纤维型细胞分化为成骨型细胞。 BMP 在诱导软骨化骨时伴有 I 型胶原 和 II型胶原,碱性磷酸酶基因表达。 2. Noggin基因的概况 ( 一级标题 ) Noggin 基因的结构 ( 二级标题 ) Noggin 基因的结构 特征( 三级标题 ) 在 1992 年, California 大学的 Harland, Smith, 胎中分离出 noggin 基因,在人的体 内定位于染色体 17q22,在大鼠与小鼠体内定位于 11 号染色体。 Noggin cDNA 编码产物为 26kD 的蛋白,具有疏水氨基末端,是一种分泌蛋白。 Noggin 基因编码的蛋白序列具有高度的保守 性,人类 noggin 的氨基酸序列与 爪蟾 、小鼠、大鼠、兔子、马具有高度的同源性。 它对胚胎和个体发育有着重要的作用,如神经管的形成和关节软骨的形成。 2020 届贵阳护理职业学院学生 毕业论文 9 结 果 实验采用 MTT 法主要基于活细胞线粒体中的琥珀酸脱氢酶可使 MTT 分解,产生紫兰色结晶状颗粒,其量与活细胞数呈正比,也与细胞的活力呈正比,因此本文应用 MTT 法 测定 MG63 细胞增殖活性的变化。 运用外源 BMP2 蛋白干预 MG63 细胞的增殖,结果显示, BMP2 蛋白能够直接促进 MG63 细胞的增殖,呈表现出剂量和时间依赖性,浓度为 2109 mol/L 作用 72h 时增殖率最高,为 ℅。 与本文的研究结果不同,其他学者的 研究 结果( Kuo PL et al, 2020)显示, 100ng/ml 的 BMP2 作用 48h 对 MG63 细胞没有增殖作用,显然本文使用的有效浓度更低。 在体外,外源 BMP2 直接刺激成骨细胞的形成和成熟,是成骨细胞增殖、分化和形成的有效促进物。 研究证实(王军琳等, 2020),外源 BMP2 蛋白能够显著诱导周期蛋白 CDK4 表达的增加,促进细胞的增殖。 因为细胞周期蛋白 D在细胞 G1期进程中控制着 G1期的时间, CDK4 (或 CDK6)作为催化亚基与其结合形成复合物构成全酶发挥作用,促使细胞越过限制点,完成 G1 期向 S 期时相的转换。 成纤维细胞中 cyclinD1 过度表达导致G1 期缩短,提前进入 S 期,细胞体积小并丧失对外源性增殖分裂信号的响应。 Cyclin D1 和 CDK4 在肿瘤细胞的细胞周期循环中出现障碍时, Cyclin D1 表达产物的堆积将使肿瘤细胞的 G1 期缩短,引起细胞的过 度增殖( Sherr CJ, 1996)。 外源性 noggin 蛋白对 MG63 细胞的增殖具有明显的抑制作用,并存在明显的时间和浓度依赖性,浓度为 8109mol/L 作用 72h 时对 MG63 细胞增殖的抑制率达到 ℅。 应用浓度为 1μg/ml时 noggin(康健等, 2020),对 MG63 细胞的抑制率为 %,相比之。
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