【摘 要】
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(引言)磷酸钙生物材料,如羟基磷灰石陶瓷、磷酸三钙陶瓷及磷酸钙水泥等,是一种广泛用于骨组织缺损修复的生物活性材料.先前的研究表明,磷酸钙生物材料的成骨诱导作用归因于材料降解释放的钙离子,磷离子及其对成骨蛋白的吸附作用.细胞外钙离子可以激活人骨髓间充质干细胞的ERK1/2 通路,进而刺激细胞分泌骨形态发生蛋白(BMP-2),促进成骨分化和矿化.细胞外磷离子也能够上调ERK1/2 通路,进而刺激牙髓干
【机 构】
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武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室,湖北 武汉 430070 武汉理工大学材料复合新技术国家
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(引言)磷酸钙生物材料,如羟基磷灰石陶瓷、磷酸三钙陶瓷及磷酸钙水泥等,是一种广泛用于骨组织缺损修复的生物活性材料.先前的研究表明,磷酸钙生物材料的成骨诱导作用归因于材料降解释放的钙离子,磷离子及其对成骨蛋白的吸附作用.细胞外钙离子可以激活人骨髓间充质干细胞的ERK1/2 通路,进而刺激细胞分泌骨形态发生蛋白(BMP-2),促进成骨分化和矿化.细胞外磷离子也能够上调ERK1/2 通路,进而刺激牙髓干细胞分泌BMP-2,从而诱导其向成骨细胞分化[1].最近的研究表明,细胞外磷酸根能够增强三磷酸腺苷(ATP)的合成和分泌,进而促进人骨髓间充质干细胞分化[2].然而,磷酸根的成骨相关作用机制仍不明确.因此,本研究采用β-磷酸钙纳米粒子模拟磷离子释放的微环境,探讨了磷离子介导的ATP 代谢、ERK1/2 信号及BMP-2 合成对成骨分化的作用和机制.(材料与方法)本研究采用β-磷酸钙纳米粒子模拟磷离子释放的微环境,评价了β-磷酸钙纳米粒子浸提液与细胞外磷离子、钙离子对细胞内ATP 含量的影响,评价了磷离子对ERK1/2 信号及BMP-2 分泌的影响,探讨了离子介导的ATP代谢、ERK1/2 信号及BMP-2 分泌对成骨分化的作用和机制.(结果与讨论)实验结果表明,磷离子能够上调ATP 分泌、ERK1/2 信号及BMP-2 合成.β-磷酸钙纳米粒子浸提液与细胞外磷离子能够增强细胞内ATP 合成,钙离子对ATP 合成无明显影响.ATP 分泌能够促进MEK1/2 磷酸化以及BMP-2 的合成.MEK1/2 磷酸化及BMP-2 的合成最终影响干细胞向成骨分化.(结论)细胞外磷离子通过上调ATP 分泌、ERK1/2 信号及BMP-2 合成,进而诱导骨髓间充质干细胞向成骨分化.
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