Background:Osteoporosis is a chronic bone disease characterized by bone loss and decreased bone strength.However,current anti-resorptive drugs carry a risk of various complications.The deep learning-based efficacy pre...Background:Osteoporosis is a chronic bone disease characterized by bone loss and decreased bone strength.However,current anti-resorptive drugs carry a risk of various complications.The deep learning-based efficacy prediction system(DLEPS)is a forecasting tool that can effectively compete in drug screening and prediction based on gene expression changes.This study aimed to explore the protective effect and potential mechanisms of cinobufotalin(CB),a traditional Chinese medicine(TCM),on bone loss.Methods:DLEPS was employed for screening anti-osteoporotic agents according to gene profile changes in primary osteoporosis.Micro-CT,histological and morphological analysis were applied for the bone protective detection of CB,and the osteogenic differentiation/function in human bone marrow mesenchymal stem cells(hBMMSCs)were also investigated.The underlying mechanism was verified using qRT-PCR,Western blot(WB),immunofluorescence(IF),etc.Results:A safe concentration(0.25mg/kg in vivo,0.05μM in vitro)of CB could effectively preserve bone mass in estrogen deficiency-induced bone loss and promote osteogenic differentiation/function of hBMMSCs.Both BMPs/SMAD and Wnt/β-catenin signaling pathways participated in CB-induced osteogenic differentiation,further regulating the expression of osteogenesis-associated factors,and ultimately promoting osteogenesis.Conclusion:Our study demonstrated that CB could significantly reverse estrogen deficiency-induced bone loss,further promoting osteogenic differentiation/function of hBMMSCs,with BMPs/SMAD and Wnt/β-catenin signaling pathways involved.展开更多
激素性股骨头坏死(steroid-induced osteonecrosis of the femoral head,SIONFH)是由于糖皮质激素使用不当或过度而引起的髋关节疾病,发病机制尚未统一,临床疗效亦不佳。当前,没有效果明确的药物可以延缓疾病进程,而中医药治疗SIONFH在...激素性股骨头坏死(steroid-induced osteonecrosis of the femoral head,SIONFH)是由于糖皮质激素使用不当或过度而引起的髋关节疾病,发病机制尚未统一,临床疗效亦不佳。当前,没有效果明确的药物可以延缓疾病进程,而中医药治疗SIONFH在临床上取得一定疗效。即便如此,仍未能完整的从分子生物及细胞生物学角度阐明中药治疗SIONFH的作用机制。转化生长因子-β(TGF-β)/骨形态发生蛋白(BMP)/Smad信号通路的转导是防治SIONFH的研究热点之一,故该文阐明了该信号通路的转导机制以及与SIONFH的联系,检索了基于该通路治疗SIONFH的全部中药及复方并阐述其影响机制。基于中医对SIONFH的认识,现临床上使用补肝肾强筋骨以及活血祛瘀通络类的方药治疗SIONFH,且具有良好的疗效。中药通过调控该通路,可刺激骨髓间充质干细胞成骨分化,降低破骨细胞含量,减少脂肪生成,改善微循环,抗氧化损伤,促进股骨头内血管新生,从而促进股骨头损伤的修复。现基于TGF-β/BMP/Smad信号通路对中医药治疗SIONFH的研究进展做一综述,期许为中医药治疗SIONFH提供理论依据及参考。展开更多
旨在探究不同FecB基因型对绵羊卵泡中BMP/SMAD通路活性和蛋白表达的影响;揭示成熟大卵泡和小卵泡之间BMP/SMAD通路活性和蛋白表达的差异。本研究采用TaqMan分型方法筛选出不同FecB基因型的母羊,同期发情后取卵泡期成熟卵泡和黄体期卵巢...旨在探究不同FecB基因型对绵羊卵泡中BMP/SMAD通路活性和蛋白表达的影响;揭示成熟大卵泡和小卵泡之间BMP/SMAD通路活性和蛋白表达的差异。本研究采用TaqMan分型方法筛选出不同FecB基因型的母羊,同期发情后取卵泡期成熟卵泡和黄体期卵巢表面小卵泡,利用免疫印迹法(Western blot)测定BMP/SMAD通路相关蛋白表达水平和通路活性。结果表明,对于小卵泡组,FecB突变型卵泡中骨形态发生蛋白1B型受体(bone morphogenetic protein receptor type 1B,BMPR1B)表达量显著高于野生型卵泡(P<0.05),但SMAD家族成员4(SMAD family member 4,SMAD4)表达量和SMAD1/5/9的磷酸化水平显著低于野生型卵泡(P<0.05);对于成熟大卵泡组,FecB突变型卵泡中FKBP脯氨酰异构酶1A(FKBP prolyl isomerase 1A,FKBP1A)和SMAD4表达量显著低于野生型卵泡(P<0.05),Ⅰ型受体(BMPR1B)和Ⅱ型受体(BMPR2)的蛋白表达量及SMAD1/5/9的磷酸化水平在两种基因型之间未显示出显著差异。另一方面,对比FecB突变型小卵泡和成熟大卵泡发现:成熟大卵泡中BMPR1B和SMAD4蛋白表达量和SMAD1/5/9磷酸化程度显著高于小卵泡(P<0.05)。上述结果表明,由于SMAD4表达量的下降,FecB突变型大、小卵泡中结合到基因组靶区域的SMAD4-SMAD1/5/9蛋白复合物均相对较少,将导致通路活性降低,而且由于小卵泡中较低的SMAD1/5/9磷酸化水平,其通路活性更低。另外,绵羊突变型卵泡生长发育成熟后BMP/SMAD通路活性显著增强。展开更多
为探讨骨形态发生蛋白9是通过结合受体ALK1还是ALK2来抑制人乳腺癌癌细胞MDA-MB-231的增殖、侵袭和迁移,本研究采用RT-PCR检测ALK1、ALK2在MDA-MB-231中内源性表达,同时用RT-PCR检测显性负性突变ALK2腺病毒和BMP9腺病毒共感染MDA-MB-231...为探讨骨形态发生蛋白9是通过结合受体ALK1还是ALK2来抑制人乳腺癌癌细胞MDA-MB-231的增殖、侵袭和迁移,本研究采用RT-PCR检测ALK1、ALK2在MDA-MB-231中内源性表达,同时用RT-PCR检测显性负性突变ALK2腺病毒和BMP9腺病毒共感染MDA-MB-231后,DNALK2表达。采用MTT、细胞划痕实验、Transwell侵袭实验检测DNALK2对BMP9作用下MDA-MB-231增殖、侵袭、迁移的影响。RT-PCR检测DNALK2和BMP9腺病毒共感染MDA-MB-231后CTGF m RNA表达,Western blot检测BMPs/SMAD信号通路中SMAD1/5/8总的蛋白和磷酸化蛋白以及CTGF表达。结果显示,MDA-MB-231只存在ALK2表达,DNALK2和BMP9腺病毒共感染MDA-MB-231后,DNALK2 m RNA表达明显升高;MDA-MB-231/GFP/DNALK2组吸光度值(0.392±0.044)较MDA-MB-231/BMP9/DNALK2组(0.433±0.045)吸光度值无明显改变(p>0.05);MDA-MB-231/GFP/DNALK2组划痕愈合率(67.3±8.6)%与MDA-MB-231/BMP9/DNALK2组划痕愈合率(59.9±6.4)%无明显改变(p>0.05),MDA-MB-231/GFP/DNALK2组穿膜细胞数为(21.7±3.4)个与MDA-MB-231/BMP9/DNALK2组穿膜细胞数为(17.4±5.4)个无明显改变(p>0.05)。Western blot显示:DNALK2能阻断BMP9上调磷酸化SMAD1/5/8和下调人结缔组织生长因子CTGF表达。由此得出结论,BMP9可通过结合ALK2受体激活BMPs/SMAD信号通路来抑制MDA-MB-231增殖、侵袭和迁移。展开更多
目的探讨骨形态形成蛋白4(bone morphogenetic protein 4,BMP4)和Smad4蛋白(drosophila mothers against decapentaplegic protein 4)在C57BL/6小鼠内耳前庭发育不同阶段的表达。方法选择从胚胎第10天(E10)到胚胎第20天(E20)每天的孕鼠...目的探讨骨形态形成蛋白4(bone morphogenetic protein 4,BMP4)和Smad4蛋白(drosophila mothers against decapentaplegic protein 4)在C57BL/6小鼠内耳前庭发育不同阶段的表达。方法选择从胚胎第10天(E10)到胚胎第20天(E20)每天的孕鼠各两只(共22只),取E10～E17的胚胎头、E18～E20的胚胎内耳,通过冰冻连续切片、免疫组化或免疫荧光染色,观察小鼠胚胎内耳前庭发育过程中BMP4/Smad4的表达情况。结果 BMP4从E10开始,在间充质浓聚前就有表达;间充质一开始浓聚,BMP4在其中就有较丰富的表达;早期主要表达在前庭囊及前庭囊周围的间充质,在胚胎发育的后期,其在软骨囊及前庭上皮里有广泛阳性表达;Smad4在小鼠内耳前庭的表达情况与BMP4不一致,E10到E12的小鼠内耳Smad4表达阴性,E15时各个壶腹嵴、囊斑里才有较明显的Smad4表达,而内耳周围软骨囊到E16时才有明显的Smad4表达。结论 BMP4与小鼠内耳前庭形态形成及毛细胞分化发育、功能形成有关;Smad4与BMP4的表达时空特征不同,Smad4可能主要参与了小鼠内耳前庭发育后期的形态塑形和功能发育。展开更多
基金Beijing Natural Science Foundation,Grant/Award Number:L222145 and L222030Emerging Engineering Interdisciplinary Project and the Fundamental Research Funds for the Central Universities,Grant/Award Number:PKU2022XGK008Peking University Medicine Fund of Fostering Young Scholars’Scientific&Technological Innovation,Grant/Award Number:BMU2022PY010。
文摘Background:Osteoporosis is a chronic bone disease characterized by bone loss and decreased bone strength.However,current anti-resorptive drugs carry a risk of various complications.The deep learning-based efficacy prediction system(DLEPS)is a forecasting tool that can effectively compete in drug screening and prediction based on gene expression changes.This study aimed to explore the protective effect and potential mechanisms of cinobufotalin(CB),a traditional Chinese medicine(TCM),on bone loss.Methods:DLEPS was employed for screening anti-osteoporotic agents according to gene profile changes in primary osteoporosis.Micro-CT,histological and morphological analysis were applied for the bone protective detection of CB,and the osteogenic differentiation/function in human bone marrow mesenchymal stem cells(hBMMSCs)were also investigated.The underlying mechanism was verified using qRT-PCR,Western blot(WB),immunofluorescence(IF),etc.Results:A safe concentration(0.25mg/kg in vivo,0.05μM in vitro)of CB could effectively preserve bone mass in estrogen deficiency-induced bone loss and promote osteogenic differentiation/function of hBMMSCs.Both BMPs/SMAD and Wnt/β-catenin signaling pathways participated in CB-induced osteogenic differentiation,further regulating the expression of osteogenesis-associated factors,and ultimately promoting osteogenesis.Conclusion:Our study demonstrated that CB could significantly reverse estrogen deficiency-induced bone loss,further promoting osteogenic differentiation/function of hBMMSCs,with BMPs/SMAD and Wnt/β-catenin signaling pathways involved.
文摘激素性股骨头坏死(steroid-induced osteonecrosis of the femoral head,SIONFH)是由于糖皮质激素使用不当或过度而引起的髋关节疾病,发病机制尚未统一,临床疗效亦不佳。当前,没有效果明确的药物可以延缓疾病进程,而中医药治疗SIONFH在临床上取得一定疗效。即便如此,仍未能完整的从分子生物及细胞生物学角度阐明中药治疗SIONFH的作用机制。转化生长因子-β(TGF-β)/骨形态发生蛋白(BMP)/Smad信号通路的转导是防治SIONFH的研究热点之一,故该文阐明了该信号通路的转导机制以及与SIONFH的联系,检索了基于该通路治疗SIONFH的全部中药及复方并阐述其影响机制。基于中医对SIONFH的认识,现临床上使用补肝肾强筋骨以及活血祛瘀通络类的方药治疗SIONFH,且具有良好的疗效。中药通过调控该通路,可刺激骨髓间充质干细胞成骨分化,降低破骨细胞含量,减少脂肪生成,改善微循环,抗氧化损伤,促进股骨头内血管新生,从而促进股骨头损伤的修复。现基于TGF-β/BMP/Smad信号通路对中医药治疗SIONFH的研究进展做一综述,期许为中医药治疗SIONFH提供理论依据及参考。
文摘旨在探究不同FecB基因型对绵羊卵泡中BMP/SMAD通路活性和蛋白表达的影响;揭示成熟大卵泡和小卵泡之间BMP/SMAD通路活性和蛋白表达的差异。本研究采用TaqMan分型方法筛选出不同FecB基因型的母羊,同期发情后取卵泡期成熟卵泡和黄体期卵巢表面小卵泡,利用免疫印迹法(Western blot)测定BMP/SMAD通路相关蛋白表达水平和通路活性。结果表明,对于小卵泡组,FecB突变型卵泡中骨形态发生蛋白1B型受体(bone morphogenetic protein receptor type 1B,BMPR1B)表达量显著高于野生型卵泡(P<0.05),但SMAD家族成员4(SMAD family member 4,SMAD4)表达量和SMAD1/5/9的磷酸化水平显著低于野生型卵泡(P<0.05);对于成熟大卵泡组,FecB突变型卵泡中FKBP脯氨酰异构酶1A(FKBP prolyl isomerase 1A,FKBP1A)和SMAD4表达量显著低于野生型卵泡(P<0.05),Ⅰ型受体(BMPR1B)和Ⅱ型受体(BMPR2)的蛋白表达量及SMAD1/5/9的磷酸化水平在两种基因型之间未显示出显著差异。另一方面,对比FecB突变型小卵泡和成熟大卵泡发现:成熟大卵泡中BMPR1B和SMAD4蛋白表达量和SMAD1/5/9磷酸化程度显著高于小卵泡(P<0.05)。上述结果表明,由于SMAD4表达量的下降,FecB突变型大、小卵泡中结合到基因组靶区域的SMAD4-SMAD1/5/9蛋白复合物均相对较少,将导致通路活性降低,而且由于小卵泡中较低的SMAD1/5/9磷酸化水平,其通路活性更低。另外,绵羊突变型卵泡生长发育成熟后BMP/SMAD通路活性显著增强。
文摘为探讨骨形态发生蛋白9是通过结合受体ALK1还是ALK2来抑制人乳腺癌癌细胞MDA-MB-231的增殖、侵袭和迁移,本研究采用RT-PCR检测ALK1、ALK2在MDA-MB-231中内源性表达,同时用RT-PCR检测显性负性突变ALK2腺病毒和BMP9腺病毒共感染MDA-MB-231后,DNALK2表达。采用MTT、细胞划痕实验、Transwell侵袭实验检测DNALK2对BMP9作用下MDA-MB-231增殖、侵袭、迁移的影响。RT-PCR检测DNALK2和BMP9腺病毒共感染MDA-MB-231后CTGF m RNA表达,Western blot检测BMPs/SMAD信号通路中SMAD1/5/8总的蛋白和磷酸化蛋白以及CTGF表达。结果显示,MDA-MB-231只存在ALK2表达,DNALK2和BMP9腺病毒共感染MDA-MB-231后,DNALK2 m RNA表达明显升高;MDA-MB-231/GFP/DNALK2组吸光度值(0.392±0.044)较MDA-MB-231/BMP9/DNALK2组(0.433±0.045)吸光度值无明显改变(p>0.05);MDA-MB-231/GFP/DNALK2组划痕愈合率(67.3±8.6)%与MDA-MB-231/BMP9/DNALK2组划痕愈合率(59.9±6.4)%无明显改变(p>0.05),MDA-MB-231/GFP/DNALK2组穿膜细胞数为(21.7±3.4)个与MDA-MB-231/BMP9/DNALK2组穿膜细胞数为(17.4±5.4)个无明显改变(p>0.05)。Western blot显示:DNALK2能阻断BMP9上调磷酸化SMAD1/5/8和下调人结缔组织生长因子CTGF表达。由此得出结论,BMP9可通过结合ALK2受体激活BMPs/SMAD信号通路来抑制MDA-MB-231增殖、侵袭和迁移。
文摘目的探讨骨形态形成蛋白4(bone morphogenetic protein 4,BMP4)和Smad4蛋白(drosophila mothers against decapentaplegic protein 4)在C57BL/6小鼠内耳前庭发育不同阶段的表达。方法选择从胚胎第10天(E10)到胚胎第20天(E20)每天的孕鼠各两只(共22只),取E10～E17的胚胎头、E18～E20的胚胎内耳,通过冰冻连续切片、免疫组化或免疫荧光染色,观察小鼠胚胎内耳前庭发育过程中BMP4/Smad4的表达情况。结果 BMP4从E10开始,在间充质浓聚前就有表达;间充质一开始浓聚,BMP4在其中就有较丰富的表达;早期主要表达在前庭囊及前庭囊周围的间充质,在胚胎发育的后期,其在软骨囊及前庭上皮里有广泛阳性表达;Smad4在小鼠内耳前庭的表达情况与BMP4不一致,E10到E12的小鼠内耳Smad4表达阴性,E15时各个壶腹嵴、囊斑里才有较明显的Smad4表达,而内耳周围软骨囊到E16时才有明显的Smad4表达。结论 BMP4与小鼠内耳前庭形态形成及毛细胞分化发育、功能形成有关;Smad4与BMP4的表达时空特征不同,Smad4可能主要参与了小鼠内耳前庭发育后期的形态塑形和功能发育。
