JBMR Plus：BMP2诱导的骨缺损愈合与固定器刚度的相互作用调节基质形成
2018-10-05 MedSci MedSci原创
成功的骨折愈合需要机械和生物信息之间的紧密相互作用。体外研究表明，机械负荷可调节骨形态发生蛋白（BMP）信号。然而，在体内大块骨缺损再生的早期阶段，导致这种机械感觉的潜在机制仍然未知。 我们研究了BMP2刺激和机械边界条件在大鼠临界尺寸股骨缺损模型（5 mm）中的相互作用，该模型用三种截然不同的外固定器刚性稳定。用装载在可吸收胶原海绵上的5μgrhBMP2处理骨缺损。通过二次谐波生成成像监测
成功的骨折愈合需要机械和生物信息之间的紧密相互作用。体外研究表明，机械负荷可调节骨形态发生蛋白（BMP）信号。然而，在体内大块骨缺损再生的早期阶段，导致这种机械感觉的潜在机制仍然未知。
我们研究了BMP2刺激和机械边界条件在大鼠临界尺寸股骨缺损模型（5 mm）中的相互作用，该模型用三种截然不同的外固定器刚性稳定。用装载在可吸收胶原海绵上的5μgrhBMP2处理骨缺损。通过二次谐波生成成像监测早期基质排列。在第7天和第14天通过组织学监测骨缺损和连续愈合，并在术后第10,21和42天通过体内microCT监测。在第42天收集股骨用于评估离体失效的扭转载荷。
结果显示，第14天在组织水平可见组间差异，microCT检测显示明显的骨形成。在组织学上，我们观察到在柔性固定时延长的软骨形成，而在刚性和半刚性固定之后，骨生成开始得更早。在稍后的时间点，在柔性固定时骨组织形成增强，而其他组已经显示出组织成熟的迹象。基于基因表达谱，我们分析了机械生物学相互作用。在第3天，这些分析揭示了表达模式的差异，特别是参与细胞外基质形成的基因。与固定器硬度相关的基因调节在第7天显著，包括与免疫过程和细胞收缩相关的基因。在3D生物反应器中进一步研究并确认了负载对基质收缩的影响。
总之，我们证明了影响BMP2诱导的骨缺陷愈合的机械条件的早期发作，并揭示了与细胞外基质组织和收缩相关的基因调控网络，这似乎直接影响骨愈合的结果。
原始出处：
Schwarz C, Ott CE, et al., The Interaction of BMP2-Induced Defect Healing in Rat and Fixator Stiffness Modulates Matrix Alignment and Contraction. JBMR Plus. 2018 Apr 17;2(3):174-186. doi: 10.1002/jbm4.10031. eCollection 2018 May.
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