Cell Physiol Biochem：钽和钛对整合素α5β1/ERK1/2通路介导的大鼠骨髓间充质干细胞成骨分化的内在表面效应
2018-11-22 MedSci MedSci原创
越来越多的证据表明钽（Ta）与钛（Ti）的骨诱导性优越；然而，这些差异背后的机制尚不清楚。因此，本研究旨在使用大鼠骨髓间充质基质细胞（rBMSCs）作为模型检查Ta和Ti表面对骨生成的影响。 将Ta和Ti基底抛光至镜面，以最小化结构因素的影响，评估两种材料对整合素α5β1/丝裂原活化蛋白激酶3和1（ERK1/2）级联介导的rBMSCs成骨生成的内在表面效应。进行碱性磷酸酶（ALP）活性、茜素
越来越多的证据表明钽（Ta）与钛（Ti）的骨诱导性优越；然而，这些差异背后的机制尚不清楚。因此，本研究旨在使用大鼠骨髓间充质基质细胞（rBMSCs）作为模型检查Ta和Ti表面对骨生成的影响。
将Ta和Ti基底抛光至镜面，以最小化结构因素的影响，评估两种材料对整合素α5β1/丝裂原活化蛋白激酶3和1（ERK1/2）级联介导的rBMSCs成骨生成的内在表面效应。进行碱性磷酸酶（ALP）活性、茜素红染色、实时聚合酶链反应和关键成骨标志物的蛋白质印迹分析，以评估两种底物对细胞成骨的影响。此外，整合素α5β1/ERK1/2通路对Ta和Ti的骨诱导性能的作用通过整合素α5和β1与RNA干扰的上调和下调以及通过U0126的ERK1/2抑制来评估。
结果显示，接种于Ta表面的rBMSCs的成骨作用优于接种于Ti表面的细胞、ALP活性、细胞外基质钙化、整合素α5、整合素β1、ERK1/2、Runt相关转录因子2、骨钙素、I型胶原和ALP在mRNA和蛋白质水平的表达。此外，整联蛋白α5或整联蛋白β1的下调或ERK1/2抑制严重损害Ta表面上的成骨细胞分化。相反，整合素α5或整联蛋白β1的过表达改善了Ti底物上的成骨作用，而随后的ERK1/2抑制消除了这种作用。
综上所述，该研究而记过表明，整合素α5β1/ERK1/2通路在调节rBMSCs成骨分化中起关键作用；因此，Ta表面触发整合素α5β1/ERK1/2信号传导的能力越强，可以解释其更好的骨诱导性。Ta和Ti表面对rBMSC成骨的不同影响被认为与整合素α5β1和在两种金属上自发形成的氧化物之间的导电行为有关。这些结果应有助于开发具有Ta和Ti表面的工程策略，以改善骨内植入物的成骨。
原始出处：
Lu M, Zhuang X, et al., Intrinsic Surface Effects of Tantalum and Titanium on Integrin α5β1/ ERK1/2 Pathway-Mediated Osteogenic Differentiation in Rat Bone Mesenchymal Stromal Cells. Cell Physiol Biochem. 2018 Nov 20;51(2):589-609. doi: 10.1159/000495280.
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