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深圳先进院与合肥研究院发现代谢调控成骨新机制

2018-03-26     来源:中国科学院

  近日,中国科学院深圳先进技术研究院生物医药与技术研究所管敏研究组、中科院合肥物质科学研究院强磁场科学中心王俊峰研究组合作,在代谢调控间充质干细胞成骨机制研究中取得进展。

  间充质干细胞(MSC)是具有自我更新和多向分化潜能的干细胞,临床上广泛应用于多种疾病的细胞治疗,特别是在骨修复与再生方面有着重要作用。柠檬酸盐是骨微结构磷灰石纳米晶体的重要成分,影响骨的强度、硬度及韧性。但当前研究对骨中柠檬酸盐产生和沉积的机制尚不清楚。

  MSC分化与细胞糖脂代谢密切相关,柠檬酸是细胞线粒体三羧酸循环的重要中间产物。在该研究中,科研人员利用液体与固体核磁共振技术,通过13C同位素标记追踪及靶向代谢组学方法,发现磷灰石中的柠檬酸盐来源于MSC成骨分化后期三羧酸循环过程的葡萄糖氧化代谢中间产物,并揭示了MSC吸收利用锌离子调节成骨分化的Runx2/Osterix/ZIP1分子信号机制,此正反馈通路进一步促进了柠檬酸盐沉积与骨磷灰石形成。该研究首次发现了骨微结构中柠檬酸盐的产生来源,揭示了代谢调控及代谢中间产物参与骨形成的新机制,同时为锌离子作为活性成分制备骨修复新材料提供了重要理论依据。

  相关研究成果以Runx2/Osterix and Zinc Uptake Synergize to Orchestrate Osteogenic Differentiation and Citrate containing Bone Apatite Formation(Runx2/Osterix与锌离子协同调控间充质干细胞成骨分化及柠檬酸代谢形成骨磷灰石)为题,发表在《先进科学》上。该研究得到了国家自然科学基金委、科技部、中科院青年创新促进会、深圳市科技计划及孔雀团队等的资助以及稳态强磁场实验装置核磁共振谱仪系统的支持。

  论文链接

微量元素离子调控MSC分化和细胞代谢,促进磷灰石柠檬酸盐沉积和骨修复再生

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