中国临床康复筹加卷筹4,船2006一ll一1O出版 Chinese Journal of Clinical Rehabilitation,November 10 2006 Vo1.10 No.41 ・53 基础研究・ 血小板衍生生长因子促进鼠骨早期修复中增殖细胞核抗原与 c—Jun蛋白的表达★ 崔● 猛 ,陈建庭 300211; 南方医科大学南方医院脊拄骨 PDGF-AB)注人大鼠桡骨骨缺损模型,同体双侧对照,运用免疫组织化 学染色方法,从细胞分子水平观察和分析血小板衍生生长因子对骨折 天津医院创伤骨科,天津市病科,广东省广州市5105l5 ● 崔猛★,男,1974年生,山东崔莒南县人,汉族,2000年解放军第一军 医大学毕业,硕士,主治医师,主要从事创伤骨科研究。 中图分类号:R318 文献标识码:A 文章编号:1671—5926(2oo6)41—0053—03 收稿13期:2006—04一O5修回13期:2006一O6—08(05-50-12-10020/W・Q) Acceleration of expression of proliferating cell nuclear antigen 愈合期间软骨骨痂发生、生长的刺激作用及其刺激信号的传导机制。 方法:实验于2004—12/2005—08在解放军总医院三0四临床部烧伤研 究所完成。①sD大鼠30只,造成双侧上肢平均约3 mm的桡骨骨缺损 模型。将重组因子PDGF—AB分别于术后第l,3,5,7天分4次注人大鼠 nd c-Jun proteian in the earlier period of rat bone healing wih pltatelet-derived growth factor Cui Meng Chen Jian,ring Depm'tment of Orthopedics and Trauma,Tianjin Hospital,Tianjin 3002 1 l,China; Department of Spinal Osteedystmphy,Nanfang Hospital, Southern Medical University,Guangzhou 510515,Guangdong Province, China ’ 右侧桡骨骨缺损区内(血小板衍生生长因子组),左侧骨缺损区内注人 生理盐水作为对照组。②两组分别于术后第1,2,4周各取10只大鼠骨 痂组织做成切片,分别进行增殖细胞核抗原与c-Jun免疫组织化学观察 并对阳性结果作定量分析。 结果:30只大鼠全部进入结果分析。④增殖细胞核抗原蛋白与c.Jun蛋 白在软骨骨痂形成与转归中的表达规律有比较一致的相似性,且增殖 细胞核抗原能刺激间充质细胞、软骨细胞合成这两种蛋白。②术后l 周,血小板衍生生长因子组间充质细胞内增殖细胞核抗原蛋白与c-Jun Cui Meng*,Master,Attending physician,Department of Orthopedics and 蛋白表达均高于生理盐水组【(6.07 ̄2.09)xl00比(3.78 ̄1.84)×10~, (8.62 ̄2.10)xl0 比(4.89 ̄1.74)x10 ,P值均小于0.011。⑧术后2周,血小 板衍生生长因子组非肥大软骨细胞内增殖细胞核抗原蛋白与c-j.n蛋白 表达均高于生理盐水组(4.33+1.26)xl0 比(3.o5±1.14)x10-3,P<0.05; (6.84 ̄1.45)xl0 比(5.00 ̄1.18)×l0~。P<0.01)。 Trauma,Tianjin Hospital,Tianjin 3002 1 l,China Received:2006-O4—05 Accepted:2006一O6一O8 Abstract AIM:Recombinant human platelet.derived growth factor AB fPDGF.AB) is injected into radil bone defaect rat medels. and bilateral sides of homebody are used as contro1.To observe and analyze the stimulatory funotion of PDGF on occurrence and growth of cartilage callus in fracture union and the conduction mechanism of its spike from the eell molecular level with immunohistochemical staining. METHODS:The experiment was performed at the Burn institute,the 304 Clinical Department,General Hospitl aof Chinese PLA from December 2004 结论:血小板衍生生长因子能刺激动物体内间充质细胞和软骨细胞的 增殖,加速软骨骨痂的形成,促进骨愈合。血小板衍生生长因子能诱导 这两种细胞表达c・Jun,它或许能通过C—FOS/JUN蛋白来传递其生长 作用信号,从而实现其刺激间充质细胞和软骨细胞增殖的目的。 关键词:血小板衍生生长因子一AB;骨痂;增殖细胞核抗原 to August 2005.(里)A total of 30 SD rats was operated to cause about 3 mm massive segmental bone defects in its both right and left radius.Radial defects 0 引言 inthe rats’血出tmdiusweretreatedwith PDG B at days l,3,5 and 7 after 近年研究认为:血小板衍生生长因子可促进骨修 operation,respectively fPDGF roup)g.Left side was treated with saline as 复过程中软骨和膜间骨的形成,在骨折修复早期起重 要作用[1]。骨折的修复需要经历纤维骨痂、软骨骨痂和 骨性骨痂3个阶段,成纤维细胞、软骨细胞和成骨细胞 分别是这3个阶段的主要功能细胞。血小板衍生生长 control rgoup.( ̄)Bony callus tissues of 10 rats were collected at weeks l_2 nd a4 after operation,respectively to make into section in the two groups.Nuclear antigen of proliferative cells and e-Jun immunohistoehemical observation was performed,and positive result was analyzed quantitatively. RESULTs.Totllay 30 rats were involved in the result analysis.( rhe expression of proliferating cell nuclear antigen(PCNA1 and e-Jun were of concordance in formation and turnover of cgrtilage catlus.PeNA could stimulate mesenchymal cells and ehondrocytes to synthesize these two 因子通过参与调节这3种细胞的增殖与分化来实现其 促进骨折修复的目的。本实验通过观察血小板衍生生 长因子在骨修复早期软骨骨痂发生、生长过程中对增 殖细胞核抗原与c Jun蛋白表达水平的影响,试图为 proteins.@One week fater operation,the expression of PCNA and c-Jun in mesenchymal cells in the PDGF group was higher than that in the saline group I(6.07+2.09)xlffs (3.78+1.84)xl ,(8,62 ̄2.10)xl (4.89±1.74)xl 。 P<0.0l 1. ̄Two weeks after operation,the expression of PCNA and c-Jun in non・hypertrophic ehondroeyte in the PDGF group was higher than that 研究血小板衍生生长因子在动物体内刺激软骨骨痂发 生、生长及其过程中的信号传导机制提供新的理论依 据。 1材料和方法 设计:分组对照观察。 in the saline group『(4.33±1.26)×10 135 (3.05 ̄1.14)x10~,P<0.05; (6.84 ̄1.45)×100 s(5.00±1.18)×10。 ,P<0.01)1. ● CoNCLUSION:PDGF can stimulate the mesenchymal cells and the chondrocytes proliferation;n animals.which result in the acceleration of cartilage formation as well as enhancement of bone healing.PDGF can ● induce the mesenehymal cells and the ehondrocytes to express c-Jun.it may be via the c-Fos/Jun pathway mediating its effects on the mesenchymal cells and the chondrocytes proliferation+ Cui M,Chen JT Acceleration of expression of proliferating cel lnuclear antigen and c-Jun protein In the earlier period of rot bone healing with platetet-derived growth 单位:解放军总医院三0四临床部烧伤研究所。 材料:实验于2004—12/2005—08在解放军总医院 三0四临床部烧伤研究所完成。人生长因子PDGF-AB (Peprotech公司,英国);兔c.Jun多克隆抗体(Santa Cruz公司,美国);鼠增殖细胞核抗原单克隆抗体 factor 唧 Litwhuang Ka ̄gfu 2006:1Ol4 3—5IChInal 崔猛.陈建庭血小板衍生生长因子促进鼠骨早期修复中增殖细胞核抗原与c_Jun 蛋白的表达Ul_中国临床康复,2006 10(41}:53-5 1wwwzglcldcam} 摘要 目的:将重组人i ̄/Is板衍生生长因子(platelet—derived growth factor AB (Santa Cruz公司,美国);SP免疫组织化学试剂盒(北 京中山生物技术有限公司);二氨基联苯胺免疫组织化 维普资讯 http://www.cqvip.com
瓣 路 学染色试剂盒(武汉博士德试剂有限公司)。雄性SD 大鼠30只,体质量200~220 g(北京津美利华实验动 物中心,许可证号:4177)。 设计、实施、评估者:为第一、二作者及解放军总 医院三0四临床部烧伤研究所付小兵,均受过培训。 方法: 。。 崔猛l等' c-慷Ju曩 凄 促进鼠骨早期修复中增殖细胞核抗原 采用显微摄像计算机图像分析管理系统 (Cmiaswin软件)对间充质细胞、非肥大软骨细胞中增 殖细胞核抗原与c—Jun阳性结果进行电脑图像分析, 两种蛋白的表达均用数密度(目标个数/统计场面积/ 400倍视野)表示。分别比较两组间充质细胞中增殖细 胞核抗原与c—Jun的数密度值(n=lO)。分别比较两组 非肥大软骨细胞中增殖细胞核抗原与c—Jun的数密度 值( =10)。 童 实验动物模型与分组:SD大鼠30只,30 g/L戊巴 比妥钠腹腔注射麻醉后(麻醉剂量:35~40 mg/kg),无 菌操作,于双前肢外侧切口,长约1.5 cm,暴露桡骨中 段。在桡骨中段测定5 mm距离后,将5 mm的中段桡 统计学分析:各项统计指标均以E+s表示,由第一 作者用PC/SAS 6.04版本统计软件包处理,组间样本 均数比较采用t检验。P<0.05为差异显著,P<0.01 为差异非常显著。 主要观察指标:两组组间充质细胞中增殖细胞核 抗原与c—Jun蛋白表达结果。 2 结果 j 骨连同骨膜一并切除,造成平均约3.1 mm的大鼠双 侧桡骨骨缺损模型(因肌肉牵拉等原因致使桡骨两断 端不同程度的回缩,经术后摄片测量骨缺损间距离, 最大距离为4.5 mm,最小为2.3 mm,平均3.1 mm)嘲。 在每只大鼠右前肢骨缺损部位植入PDGF—AB溶液 0.2 mL,内含血小板衍生生长因子100 ng(PDGF—AB 溶液:粉末状PDGF—AB因子和去离子水,浓度为 2.1 实验动物数量分析 实验选用大鼠30只,全部 进入结果分析。 500 g/L);左前肢骨缺损部位植入生理盐水0.2 mL 作为对照。术后不给予抗菌素,不加用外固定,动物随 机分笼饲养。再于术后分3个时间点(术后第3,5,7 天)将PDGF—AB溶液经皮下注入大鼠右前肢骨缺损 区内(每只大鼠每次注入0.2 mL);左前肢骨缺损区内 2.2 两组中增殖细胞核抗原与c—Jun蛋白表达结果 见表l。 表l血小板衍生生长因子组、生理盐水组术后l周间充质细胞与术后2 周非肥大软骨细胞中增殖细胞核抗原和 ̄-Jun的表迭 ( ,n=lO,lxl03) 注入生理盐水(每只大鼠每次注入0.2 mL)作为对照。 石蜡包块的制备:分别于术后第1,2,4周各随机 取大鼠l0只,过量戊巴比妥钠处死后,立即用剪刀剪 下大鼠双前肢,将肢体整个投入40 g/L中性甲醛液中 固定。待组织固定后将肢体再置于浓度为l mol/L的 稀盐酸液中浸泡,脱钙。用刀片将缺损区连带相邻尺 增殖细胞核抗原蛋白的表达呈颗粒状阳性,定位 于细胞核,颜色为棕黄色。c—Jun蛋白的表达在细胞的 核、浆中均可见到,阳性颜色为棕黄色。 术后1周:血小板衍生生长因子组中分化与未分 化的间充质细胞,新生小血管中的内皮细胞,幼稚的软 骨细胞等细胞内均见增殖细胞核抗原与e-Jan阳性颗 骨及周围软组织一并切下,做成大小为5 mmxlO mm 的组织块,梯度乙醇脱水,石蜡包埋、切片(5 m厚)。 在切片上进行免疫组织化学染色观察。 免疫组织化学染色:①烤片溶蜡、二甲苯脱蜡、常 规下行乙醇复水(石蜡切片脱蜡至水)。②3%H O 与切 片37℃孵育10 min。③蒸馏水洗,磷酸盐缓冲液浸泡 5 min。④微波修复抗原,97℃,15 min。⑤冷却至室温 粒,阳性颗粒数量较多信号较强。同期生理盐水组中间 充质细胞等细胞内两种阳性颗粒数量较少信号较弱。 两组中两种蛋白数密度值统计学比较,差异均非常显 著。 术后2周:血小板衍生生长因子组梭形间充质细 后,蒸馏水洗5 min,磷酸盐缓冲液浸泡5 min。⑥正 常体积分数为0.1的山羊血清(磷酸盐缓冲液稀释) 室温封闭10 min。(Z)甩掉血清,加入适当比例稀释的 一胞、幼稚和成熟的软骨细胞、类骨质骨小梁中的成骨细 胞内均见许多增殖细胞核抗原与c.Jun阳性颗粒,阳 抗(以磷酸盐缓冲液工作液代替一抗作空白对照), 性颗粒数量较多信号较强。同期生理盐水组的这些细 曾 4℃,过夜。⑧磷酸盐缓冲液洗,5 minx3次。⑨滴加生 物素标记的IgG,37 oC,2O min。⑩磷酸盐缓冲液洗, 5 minx3次。 滴加辣根酶标记的链霉卵白素,37℃, 20 min。@磷酸盐缓冲液洗,5 minx3次。⑩滴加二氨基 联苯胺显色剂,镜下控制显色。@自来水冲洗、苏木精 胞中这两种阳性颗粒数量较少信号较弱。两组中毗邻 类骨质骨小梁的肥大软骨细胞内,两种阳性颗粒少见, 变性死亡的软骨细胞内,几乎没有阳性颗粒表达。两组 中两种蛋白数密度值统计学比较,差异为显著和非常 显著。 。 复染、脱水、透明、封固。光镜下观察,电脑图像分析仪 分析结果,并拍照记录。 术后4周:血小板衍生生长因子组类骨质骨小梁 中的成骨细胞和软骨组织边缘部分的非肥大软骨细胞 维普资讯 http://www.cqvip.com
1SSN 1671—5926 CN 21—1470/R , 耐 删 中国临床康复 2006年11,f=j 1O日 第1O卷 第41期 55 内见少量增殖细胞核抗原与c.Jun阳性颗粒,新生骨 髓细胞中也见其阳性颗粒。而同期生理盐水组类骨质 原的表达结果说明血小板衍生生长因子有刺激问充质 细胞和软骨细胞的增殖作用。血小板衍生生长因子刺 骨小梁和软骨组织中的两种阳性颗粒仍有相当的数 量。 激问充质细胞增殖,也就增加了能分化为软骨细胞的 细胞数量,导致缺损区内更广泛的软骨骨痂发生;同时 它又能刺激新生软骨组织中软骨细胞的增殖,促使软 骨细胞数量增加,使软骨骨痂不断发展壮大,最终填满 缺损区。 3讨论 增殖细胞核抗原是一种相对分子质量为3.6xlO ・ 的酸性蛋白质,它是DNA聚合酶的一种辅助蛋白, 能参与DNA的合成,其含量随细胞的增殖而变化。 _ 近年来,Fos/Jun蛋白已被人们认为是核内转录水 在静止期细胞中,其量很少,DNA合成前期晚期开使 增加,DNA合成期达到高峰,DNA合成后期+分裂期 平上的不同信号传递的“中转站”,基因转录调控的分 子开关,可以间接调控细胞的增殖与分化1 。一般情况 明显下降。增殖细胞核抗原可作为评价细胞增殖状 态的指标l34-I。本实验中,软骨骨痂是大鼠骨折修复早期 形成的主要骨痂,在骨愈合初期起填充缺损区,连接 骨断端作用。因此作者利用增殖细胞核抗原观察与对 比两组样本中主要参与软骨骨痂形成的问充质细胞 和软骨细胞的增殖状况。软骨骨痂的发生与生长是建 立在问充质细胞、软骨细胞不断增殖与分化的基础 上,细胞的增殖与分化是同步进行的。来自血管的未 分化问充质细胞在不断分裂增殖的同时也不断分化, 首先分化为幼稚软骨细胞;幼稚软骨细胞继续分裂增 殖,然后分化为成熟软骨细胞;成熟软骨细胞再增殖 分化为肥大软骨细胞;软骨细胞发展到肥大软骨细胞 阶段,细胞的分化程度已经很高,电镜下见其胞核肿 胀,核质固缩,胞质内细胞器减少而含空泡结构[51,它 不再增殖而是变性死亡脱颗粒,最终细胞消失。增殖 细胞核抗原在两组样本中有增殖能力的间充质细胞、 幼稚和成熟软骨细胞中可表达,在两组中没有增殖能 力的肥大和变性软骨细胞中几乎不表达。术后1周: 血小板衍生生长因子组的问充质细胞中增殖细胞核 抗原呈高表达,这说明该组的间充质细胞处于高增殖 状态,细胞增殖能力强分化程度高且数量多;同期生 理盐水组的间充质细胞中增殖细胞核抗原呈低表达, 说明该组的间充质细胞增殖能力较弱分化程度较低, 数量少。术后2周:血小板衍生生长因子组的幼稚和 成熟软骨细胞较多且其中增殖细胞核抗原呈高表达, 说明许多问充质细胞已增殖分化为软骨细胞且这些 细胞仍处于较强增殖与分化状态;同期生理盐水组的 幼稚和成熟软骨细胞较少,其中增殖细胞核抗原呈低 表达,说明已分化的软骨细胞较少且这些细胞的增殖 与分化能力相对较弱。术后4周:血小板衍生生长因 子组的软骨组织中增殖细胞核抗原的表达很少,因为 组织中的软骨细胞大都已肥大或变性死亡;同期生理 盐水组的软骨组织中仍有许多幼稚和成熟软骨细胞, 所以增殖细胞核抗原尚有一定的表达。增殖细胞核抗 下,细胞处于静止期时,它们均不表达;但在生长因子、 诱导因子、血清等多种因素的刺激下,c—FOS和c—JUN 基因可被迅速诱导l 7l。研究表明血小板衍生生长因子 与细胞表面的其相应受体结合后可以启动细胞核内 c—MYC,c—FOS和c—JUN基因的转录并使其水平升 高,继而引发与细胞分裂有关的各种转录调节因子的 合成 1。这些因子作用于次级反应基因5’端的一些调 控程序列,如AP一1,一2,NF一1,cAMP,进而加快有丝分 裂细胞周期的进程I 。Kaplan等 Ol发现:在软骨的修复 过程中,间充质细胞和软骨细胞均表达c—Fos蛋白,他 们认为c—Fos有可能参与了这两种细胞的增殖与分 化。本实验中观察到:血小板衍生生长因子组间充质细 胞和非肥大软骨细胞中c—Jun蛋白的表达均强于生理 盐水组两种细胞中c—Jun蛋白的表达。说明正常骨缺 损区内的各种内源性刺激因素能够刺激间充质细胞和 非肥大软骨细胞中c—Jun的转录,在缺损区内注入血 小板衍生生长因子能够进一步诱导间充质细胞和非肥 大软骨细胞中c—Jun的转录增高,其基因产物刺激问 充质细胞、非肥大软骨细胞的增殖与分化,加速软骨骨 痂的发生与生长。 4参考文献 1 狄勋元.生长因子对骨折修复的作用[JJ1骨与关节损伤杂志,1991,6(2):120— 1 2 周新富,梁启申.牛骨形态发生蛋白对大鼠实验性骨缺损的治疗作用…中 华骨科杂志,1988,3(3):227—9 3 Bravo R,Frank R,Blundell PA.et a/.Cyclin/PCNA is the uxiliary protein of DNA Polymerase 6.Nature 1987;326:515 4 Bravo R.Macbonald BH.Existence of two popul ̄ions of cyc1in/pro1ifer ng cell nuclear antigen during the cell cycle:association with DNA replication sites.j CeII Biol 1987;105:1549 5 夏志道,常超英,房世源,等.骨折愈合中的软骨骨痂【J1l中幽骨伤,1994,7(5): 1O—4 6 李菊根,陈建庭,金大地.血小板衍生生}之因于刺激鼠成骨细胞内Ca 浓度 变化的研究【JJ.第一军医大学学报,1999,19(4):304—5 7 Angel P,Karin M.The mle 0f Jun,Fosand the AP一1 complex in cell pmlifera!ion and transformation.Bioehim Biophys eta 1991;1072(2/3): 129—7 8 Cantley LC,Auger KR,Carpenter C.et a1.Oncogenes and signal transduction. Cell 1991;64:281 302 9 Hunter T.Cooperation between oncogenes.Cell 1991;64:249—6O 1O Kaplan FS.Sh0re EM.Bone morphogenetic proteins and c—fos:early signals in endochondral bone tbrmation.Bone 1996;19(1 supp1):l3S一21S
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