非甾体抗炎药(NSAIDs)是环氧酶(COX)的抑制剂,具有解热、镇痛、抗炎和抗风湿作用,在临床应用较为广泛。COX有三种亚型,即COX-1、COX-2和COX-3。其中,COX-2选择性抑制剂因胃肠道不良反应较少而广泛使用。研究表明,使用COX-2抑制作为止痛药时会影响骨代谢,如骨折愈合延缓、骨强度降低等,目前尚无有效方法克服这种不良反应。有效克服COX-2抑制剂对骨代谢的副作用,对于提高骨科相关疾病治疗效果具有重要意义。骨形态蛋白9(BMP9)具有高效诱导干细胞骨向分化的能力,具有较好的临床应用前景。本研究以BMP9诱导干细胞骨向分化为基础,探索克服COX-2抑制剂对骨代谢不良影响的可能防治措施。课题组在前期工作的基础上,分析全反式维甲酸(ATRA)对COX-2抑制剂(NS398)抑制BMP9诱导干细胞骨向分化的逆转作用及可能分子机制。本研究采用RT-PCR、Western blot、碱性磷酸酶(ALP)组化染色、茜素红S染色、异位成骨实验、IP及ChIP等方法进行相关研究。首先,本研究确认COX-2对BMP9诱导干细胞骨向分化的促进作用;然后分析COX-2抑制剂对BMP9诱导骨向分化的抑制作用,以及ATRA对NS398抑制BMP9诱导干细胞骨向分化的逆转作用;最后,分析ATRA对NS398抑制BMP9诱导干细胞骨向分化的逆转作用与Wnt/β-catenin信号的关系。结果显示,COX-2能明显促进BMP9诱导C3H10T1/2的ALP活性、OPN表达及细胞矿化;抑制COX-2或沉默COX-2则明显减弱BMP9所诱导的成骨分化标志物;ATRA不仅呈浓度依赖性促进BMP9诱导C3H10T1/2的ALP活性、OPN表达、细胞矿化等,而且还明显逆转NS398对BMP9诱导C3H10T1/2细胞成骨分化的抑制作用。BMP9能明显增加β-catenin蛋白水平,NS398减弱BMP9对β-catenin水平的影响;ATRA不仅能增加β-catenin的蛋白水平,而且还能显著逆转NS398对BMP9增加β-catenin水平的抑制作用。除此之外,NS398对BMP9诱导的CREB蛋白水平无明显影响,但能降低其磷酸化水平(p-CREB);相反,ATRA上调BMP9诱导的p-CREB水平,并逆转NS398对BMP9所诱导p-CREB水平的下调作用。RXRa与CREB相互作用并调节β-catenin表达。结果提示,COX-2抑制剂能减弱BMP9诱导的成骨分化能力,但ATRA能逆转这种抑制作用;ATRA的这种作用可能与RXRa和p-CREB相互作用,共同促进β-catenin表达而增强Wnt/β-catenin信号有关。