骨缺損的修復需求和異位鈣化疾病的高發病率使得揭示礦化作用機制的相關議題一直備受關注。硫酸軟骨素(Chondroitin sulfate, CS)是礦化組織中重要的細胞外基質成分,它可以與多種生長因子和受體相互作用,從而介導牙本質生成和骨形成。此外,硫酸軟骨素在骨組織工程領域的應用也十分廣泛,但其調節礦化的具體方式尚不明確。
為了解決這一問題,空軍軍醫大學牛麗娜教授團隊通過體外仿生礦化手段聯合多種表征技術探究了硫酸軟骨素對礦化的調節作用,并利用分子動力學模擬對作用機制做出解釋。在此基礎上發現了硫酸軟骨素沉積與跟腱病理性鈣化的發生具有相關性。硫酸軟骨素促進膠原纖維礦化的能力拓寬了其在骨缺損修復和骨質疏松疾病中的應用,也為病理性鈣化疾病的靶向治療提供了新方向。
圖一 硫酸軟骨素參與生物礦化機制圖
圖二 硫酸軟骨素可以誘導膠原纖維礦化
圖三 CS-ACP形成的機制探究
圖四 固定狀態的硫酸軟骨素對膠原礦化的影響
此外,在大鼠異位骨化模型中發現了礦物質沉積與硫酸軟骨素表達具有相關性。而細胞外基質中存在的一種水解酶(透明質酸酶-1)可能充當了硫酸軟骨素從固定狀態轉變為游離狀態的催化劑。
該工作以“A seminal perspective on the role of chondroitin sulfate in biomineralization”為題發表在《Carbohydrate Polymers》期刊上,論文的通訊作者為空軍軍醫大學牛麗娜教授,空軍軍醫大學和山西醫科大學聯合培養研究生郝茄辛碩士,空軍軍醫大學萬千千博士、慕昭研究員為本文的共同第一作者。該工作得到了國家重點研發計劃、國家自然科學基金、口腔疾病國家臨床醫學研究中心以及陜西省重點科技創新團隊的資助。
原文鏈接:https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0144861723002023
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