《Tissue and Cell》：Evaluation of Elaeagnus angustifolia Extract in Promoting Osteogenesis of Adipose-Derived Mesenchymal Stem Cells through Modulation of Intracellular Signaling Pathways
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本研究将Elaeagnus angustifolia提取物融入聚己内酯电纺支架，通过体外实验证明其显著增强脂肪来源间充质干细胞（ADSCs）的成骨分化，包括提高ALP活性、钙沉积及RUNX2、COL1等成骨相关基因表达，同时保持细胞存活率，为骨组织工程提供了新型生物活性支架策略。
王炳轩|周志友|戴佩军|潘玉波|葛俊勇
中国上海海军医科大学第三附属医院骨科，200438
摘要
背景
脂肪源性间充质干细胞（ADSCs）是骨组织工程的有希望的候选细胞；然而，聚己内酯（PCL）等合成支架的生物活性有限，限制了其成骨诱导潜力。加入天然植物提取物等生物活性物质可能会增强支架的功能。
目的
本研究探讨了将狭叶榛（Elaeagnus angustifolia）提取物加入电纺PCL支架中是否能够增强ADSCs的体外成骨分化能力。
方法
通过将PCL支架浸泡在狭叶榛提取物中过夜来制备和修饰这些支架。ADSCs分别在组织培养聚苯乙烯（TCPS）、未经修饰的PCL以及添加了提取物的PCL支架上进行培养。使用MTT检测法评估细胞存活率，同时通过碱性磷酸酶（ALP）活性、钙沉积以及成骨基因（RUNX2、COL1、ON和OC）的表达来评估成骨分化情况。
结果
实验组之间的细胞存活率没有显著差异，表明具有良好的细胞相容性。相比之下，在添加了狭叶榛提取物的PCL支架上培养的ADSCs表现出显著增强的ALP活性、更高的钙沉积量以及上调的成骨标记基因表达。
结论
将狭叶榛提取物加入PCL支架中可以增强ADSCs的成骨分化能力，且不会对细胞存活率产生不利影响。这种生物活性支架系统为骨组织工程应用提供了有前景的策略。
内容总结
骨骼愈合过程可能很缓慢，尤其是在骨质疏松等情况下。来自体脂肪的干细胞有助于形成新骨，但它们需要称为支架的支持性材料才能有效生长。在这项研究中，研究人员通过添加狭叶榛提取物来改进了一种常见的可降解支架（PCL），这种植物以其愈合和抗氧化特性而闻名。当干细胞在这种处理过的支架上生长时，它们的存活率更高，并显示出更强的成骨细胞特征，包括更高的钙生成量和更多的骨相关基因表达。这些结果表明，天然植物提取物可能改善支架的性能，并有助于未来更有效的骨再生疗法。
未来工作
未来的研究应探讨添加狭叶榛提取物的支架的长期稳定性，在动物骨缺损模型中评估其性能，并确定负责成骨刺激的具体生物活性分子。优化提取物浓度、开发控释系统以及将支架与生长因子结合使用，可能会进一步提高临床应用效果。引言
骨骼是一种具有显著再生能力的动态组织，但由于创伤、肿瘤切除、先天性畸形或退行性疾病等原因造成的大范围或关键性骨缺损往往需要干预才能愈合（Ansari, 2019）。与骨骼相关的疾病，包括骨质疏松症和严重的骨缺损，是全球主要的健康问题。据最新报告，全球有超过2亿人患有骨质疏松症，每年导致超过890万例骨折，造成巨大的社会经济负担并降低生活质量（Wu et al., 2021）。这些挑战凸显了有效骨再生策略的迫切需求。自体移植和异体移植等传统治疗方法仍然是临床上的金标准，但其使用受到供体来源有限、供体部位并发症、感染风险和免疫排斥等限制（Sakkas et al., 2017）。因此，需要寻找替代策略来修复和再生骨骼。组织工程结合了干细胞、支架和生物活性分子，以重建有利于组织修复的微环境（Lan et al., 2024）。在干细胞中，间充质干细胞（MSCs）因其能够分化为成骨细胞、软骨细胞和脂肪细胞而受到广泛研究（Hao et al., 2017）。MSCs存在于多种组织中，包括骨髓、脂肪组织和牙髓。然而，脂肪源性干细胞（ADSCs）尤其具有吸引力，因为脂肪组织丰富，采集过程微创，且增殖潜力高（Bunnell, 2021）。实际上，ADSCs与骨髓来源的MSCs有许多共同特征，同时更容易获取，这使它们成为骨组织工程的理想候选细胞。除了骨髓和脂肪来源的MSCs外，从口腔分离出的间充质干细胞在再生医学中也越来越受到关注。牙髓干细胞（DPSCs）、牙龈间充质干细胞（GMSCs）和牙周韧带干细胞（PDLSCs）表现出高增殖能力、免疫调节特性和强成骨潜力（Li et al., 2024）。多项研究表明，由于源自神经嵴的起源和对成骨信号的响应增强，口腔来源的MSCs可以有效促进骨再生（Caputi et al., 2019）。这些特性表明，天然植物提取物可能改善支架性能，从而支持更有效的骨再生疗法。
组织工程的一个关键组成部分是支架，它模拟细胞外基质（ECM），提供机械支持，并作为细胞粘附、增殖和分化的框架。理想的支架应具有生物相容性、可降解性、机械稳定性，并具备促进细胞相互作用的表面特性（Da Silva et al., 2020, Abazari et al., 2020a）。聚己内酯（PCL）是一种合成的可降解脂肪族聚酯，由于其良好的机械性能、缓慢的降解速率和生物相容性而得到广泛应用（Mohamed and Yusoh, 2016, Alavi et al., 2023）。通过电纺技术制备的PCL支架形成纳米纤维网状结构，类似于ECM，从而增强了其对干细胞生长的支持作用（Ingavle and Leach, 2014, Abazari et al., 2018）。然而，PCL本身缺乏生物活性，这限制了其成骨诱导潜力。为了克服这一限制，人们研究了支架的表面修饰和添加天然生物活性物质的方法（Liang et al., 2024, Abazari et al., 2020b）。许多研究表明，具有抗氧化、抗菌和再生特性的天然化合物可以改善支架性能。例如，芦荟凝胶（Teymori et al., 2023）被证明可以增强MSCs在PCL支架中的成骨分化，这可能是由于其多糖、维生素和抗炎分子的作用。同样，蜜蜂产生的蜂胶也被用于富集PCL支架，从而提高了ADSCs的ALP活性和成骨基因表达（Pazhohan-Nezhad et al., 2024）。尽管芦荟和蜂胶等天然生物活性化合物已被用于骨组织工程的聚合物支架中，但狭叶榛（E. angustifolia）具有独特的特性。与这些材料相比，狭叶榛含有更丰富的黄酮类和酚类成分，并且通常使用乙醇基方法提取，可以获得多种生物活性分子（Lang et al., 2025, Quan et al., 2025）。据我们所知，这是首次研究将狭叶榛提取物加入电纺PCL支架中以增强ADSCs的成骨分化能力。
基于这些发现，我们选择了狭叶榛（Elaeagnus angustifolia），这种植物在亚洲和中东的传统医学中已有数百年的应用历史（Hamidpour et al., 2019）。其果实、花朵和种子含有黄酮类、多糖和酚酸等生物活性化合物，具有很强的抗氧化和抗炎作用（Al-Khayri et al., 2022）。先前的药理学研究表明狭叶榛具有促进伤口愈合和组织再生的作用，但其在骨再生中的潜在作用尚未得到充分探索（Singh et al., 2025）。越来越多的证据表明，过度的氧化应激和慢性炎症会通过损害成骨细胞分化和促进破骨细胞活性而影响骨稳态。活性氧（ROS）会破坏成骨信号通路，而炎症介质如NF-κB会进一步抑制成骨细胞功能（Shen et al., 2025）。因此，能够调节氧化应激和炎症反应的生物材料可能为成骨分化提供有利的环境。狭叶榛被认为具有抗氧化和抗炎特性，这主要归因于其丰富的黄酮类、酚酸和生物活性维生素。这些特性表明，狭叶榛提取物可能通过减轻氧化应激和炎症信号传导来间接支持成骨作用。狭叶榛复杂的植物化学成分，包括黄酮类、酚酸和维生素，表明其可能影响多种与成骨相关的信号通路。先前的研究已将类似的植物化学物质与PI3K/Akt和Wnt/β-连环蛋白等通路调控相关联，这些通路在成骨细胞分化和骨基质形成中起关键作用（Hanga-Farca? et al., 2023）。
基于这些考虑，我们假设将狭叶榛提取物加入电纺PCL支架中可以增强ADSCs的成骨分化能力，而不会影响细胞存活率。为了验证这一假设，系统地评估了细胞存活率、碱性磷酸酶活性、钙沉积以及成骨标记基因（RUNX2、COL1、骨连接蛋白和骨钙素）的表达。
狭叶榛提取物的制备
从当地获取新鲜的狭叶榛果实，彻底清洗后置于阴凉处干燥两周，然后研磨成细粉。约50克粉末用70%乙醇浸泡72小时，并间歇搅拌。过滤后，在40°C下使用旋转蒸发器减压浓缩，随后冷冻干燥得到粗提物。冻干后的提取物在-20°C下保存直至使用。
细胞存活率
ADSCs在所有支架上均存活，未出现细胞毒性迹象。经过狭叶榛提取物修饰后，PCL支架保持了其纳米纤维结构和完整性。提取物的加入提高了支架的润湿性，从而增强了细胞与材料的初始相互作用。接种在修饰支架上的MSCs表现出牢固的附着和在纤维上的均匀分布（图2）。此外，第1天的细胞存活率没有显著差异。
讨论
本研究表明，将狭叶榛提取物加入PCL支架中显著增强了ADSCs的成骨分化能力。细胞存活率的提高、矿化程度的增加、ALP活性的增强以及成骨基因表达的上调共同支持了提取物中的生物活性植物化学物质为骨组织工程提供了有利微环境的假设。增强的ALP活性、钙沉积以及成骨基因表达的上调都支持了这一观点。
局限性与未来方向
本研究存在一些局限性需要承认。首先，所有实验均在体外条件下进行。尽管结果显示了成骨分化和细胞相容性的提升，但需要在更符合生理环境的体内模型中进行研究，以评估骨再生、血管生成和宿主免疫反应。
其次，本研究仅关注了一种提取物浓度，未进行其他浓度下的实验。
结论
总之，本研究首次证明将狭叶榛提取物加入电纺PCL支架中可以增强ADSCs的成骨分化能力，同时保持优异的细胞相容性。提取物富集的支架兼具成骨诱导和生物相容性双重功能，突显了植物来源的生物活性物质作为成本效益高且多功能修饰剂的潜力。这些发现为进一步的研究奠定了基础。
伦理批准和参与同意
不适用。利益冲突
作者声明没有利益冲突。资金支持
本研究未获得任何公共、商业或非营利部门的资助。作者贡献声明
王炳轩：写作 – 审稿与编辑、初稿撰写、数据管理、概念构思。周志友：写作 – 审稿与编辑、初稿撰写、数据管理、概念构思。葛俊勇：写作 – 审稿与编辑、初稿撰写、可视化处理、验证、项目管理、方法学设计、研究实施、资金获取、数据分析、概念构思。戴佩军：写作 – 审稿与编辑、初稿撰写致谢
语言编辑和部分风格调整采用了基于人工智能的工具辅助完成。出版同意
不适用。
