骨缺损的修复需求和异位钙化疾病的高发病率使得揭示矿化作用机制的相关议题一直备受关注。硫酸软骨素(Chondroitin sulfate, CS)是矿化组织中重要的细胞外基质成分,它可以与多种生长因子和受体相互作用,从而介导牙本质生成和骨形成。此外,硫酸软骨素在骨组织工程领域的应用也十分广泛,但其调节矿化的具体方式尚不明确。
为了解决这一问题,空军军医大学牛丽娜教授团队通过体外仿生矿化手段联合多种表征技术探究了硫酸软骨素对矿化的调节作用,并利用分子动力学模拟对作用机制做出解释。在此基础上发现了硫酸软骨素沉积与跟腱病理性钙化的发生具有相关性。硫酸软骨素促进胶原纤维矿化的能力拓宽了其在骨缺损修复和骨质疏松疾病中的应用,也为病理性钙化疾病的靶向治疗提供了新方向。
图一 硫酸软骨素参与生物矿化机制图
图二 硫酸软骨素可以诱导胶原纤维矿化
图三 CS-ACP形成的机制探究
图四 固定状态的硫酸软骨素对胶原矿化的影响
此外,在大鼠异位骨化模型中发现了矿物质沉积与硫酸软骨素表达具有相关性。而细胞外基质中存在的一种水解酶(透明质酸酶-1)可能充当了硫酸软骨素从固定状态转变为游离状态的催化剂。
该工作以“A seminal perspective on the role of chondroitin sulfate in biomineralization”为题发表在《Carbohydrate Polymers》期刊上,论文的通讯作者为空军军医大学牛丽娜教授,空军军医大学和山西医科大学联合培养研究生郝茄辛硕士,空军军医大学万千千博士、慕昭研究员为本文的共同第一作者。该工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、口腔疾病国家临床医学研究中心以及陕西省重点科技创新团队的资助。
原文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0144861723002023
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