Implant-derived magnesium induces local neuronal production of CGRP to improve bone-fracture healing in rats

降钙素基因相关肽 骨愈合 股骨骨折 化学 细胞生物学 成骨细胞 医学 甲状旁腺激素 内科学 内分泌学 解剖 股骨 受体 生物 外科 生物化学 体外 有机化学 神经肽
作者
Yifeng Zhang,Jiankun Xu,Ye Chun Ruan,Mei Yu,Micheal O'Laughlin,Helen Wise,Di Chen,Tian Li,Dufang Shi,Jiali Wang,Sihui Chen,Jian Q. Feng,Dick Ho Kiu Chow,Xinhui Xie,Lizhen Zheng,Le Huang,Shuo Huang,Kwok‐Sui Leung,Na Lü,Lan Zhao
出处
期刊:Nature Medicine [Springer Nature]
卷期号:22 (10): 1160-1169 被引量:954
标识
DOI:10.1038/nm.4162
摘要

Orthopedic implants containing biodegradable magnesium have been used for fracture repair with considerable efficacy; however, the underlying mechanisms by which these implants improve fracture healing remain elusive. Here we show the formation of abundant new bone at peripheral cortical sites after intramedullary implantation of a pin containing ultrapure magnesium into the intact distal femur in rats. This response was accompanied by substantial increases of neuronal calcitonin gene-related polypeptide-α (CGRP) in both the peripheral cortex of the femur and the ipsilateral dorsal root ganglia (DRG). Surgical removal of the periosteum, capsaicin denervation of sensory nerves or knockdown in vivo of the CGRP-receptor-encoding genes Calcrl or Ramp1 substantially reversed the magnesium-induced osteogenesis that we observed in this model. Overexpression of these genes, however, enhanced magnesium-induced osteogenesis. We further found that an elevation of extracellular magnesium induces magnesium transporter 1 (MAGT1)-dependent and transient receptor potential cation channel, subfamily M, member 7 (TRPM7)-dependent magnesium entry, as well as an increase in intracellular adenosine triphosphate (ATP) and the accumulation of terminal synaptic vesicles in isolated rat DRG neurons. In isolated rat periosteum-derived stem cells, CGRP induces CALCRL- and RAMP1-dependent activation of cAMP-responsive element binding protein 1 (CREB1) and SP7 (also known as osterix), and thus enhances osteogenic differentiation of these stem cells. Furthermore, we have developed an innovative, magnesium-containing intramedullary nail that facilitates femur fracture repair in rats with ovariectomy-induced osteoporosis. Taken together, these findings reveal a previously undefined role of magnesium in promoting CGRP-mediated osteogenic differentiation, which suggests the therapeutic potential of this ion in orthopedics.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
毛豆爸爸发布了新的文献求助10
刚刚
凌露完成签到 ,获得积分0
1秒前
1秒前
温柔的映菱完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
4秒前
4秒前
王w发布了新的文献求助50
5秒前
微微发布了新的文献求助10
5秒前
lily发布了新的文献求助10
6秒前
zhang发布了新的文献求助10
6秒前
TEDDY完成签到,获得积分10
6秒前
优雅的砖头完成签到,获得积分20
7秒前
lili完成签到 ,获得积分10
7秒前
HHZ发布了新的文献求助10
8秒前
hzwhz完成签到,获得积分10
8秒前
陈奕琏发布了新的文献求助10
8秒前
9秒前
赘婿应助优美紫槐采纳,获得10
10秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
11秒前
阿明发布了新的文献求助10
11秒前
11秒前
Hugo发布了新的文献求助10
12秒前
英俊的铭应助学无止境采纳,获得10
12秒前
12秒前
cheesejiang完成签到,获得积分10
15秒前
大模型应助YZMVP采纳,获得10
15秒前
15秒前
15秒前
ixxxy发布了新的文献求助10
15秒前
嘿哈完成签到,获得积分20
16秒前
18秒前
18秒前
优秀的莞完成签到,获得积分10
20秒前
20秒前
21秒前
大真真发布了新的文献求助10
21秒前
Russell发布了新的文献求助10
21秒前
Ollie发布了新的文献求助10
22秒前
qinswzaiyu完成签到,获得积分10
22秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
人脑智能与人工智能 1000
花の香りの秘密―遺伝子情報から機能性まで 800
King Tyrant 720
Silicon in Organic, Organometallic, and Polymer Chemistry 500
Principles of Plasma Discharges and Materials Processing, 3rd Edition 400
El poder y la palabra: prensa y poder político en las dictaduras : el régimen de Franco ante la prensa y el periodismo 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5605669
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4690288
关于积分的说明 14863003
捐赠科研通 4702367
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2542226
邀请新用户注册赠送积分活动 1507853
关于科研通互助平台的介绍 1472142