细胞自噬在激素性股骨头缺血坏死中的作用及机制研究

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目的:探讨细胞自噬在激素性股骨头缺血坏死(Steroid—induced Avascular Necrosis of Femoral Head,SANFH)中的作用及相关机制,研究糖皮质激素(Glucocorticoid, GC)诱导的细胞自噬及其相关通路对细胞增殖的影响。  材料与方法:1.培养小鼠成骨前体细胞(MC3T3-E1)系,利用 MTT比色法检测不同地塞米松(Dexamethasone,DEX)浓度梯度(10-10、10-9、10-8、10-7、10-6、10-5、10-4mol/L)干预24小时后 MC3T3-E1增殖的变化。2.利用蛋白质免疫印迹法(western blot,WB)检测三个浓度梯度(10-6、10-5、10-4mol/L)的DEX实验组的Beclin1、微管相关蛋白轻链3(LC3)和P62蛋白的表达情况,通过以上自噬标志性蛋白的表达情况以确定有无自噬发生。3.加入自噬抑制剂的3-甲基腺嘌呤(3-MA)抑制自噬后,利用MTT法观察对DEX组和3-MA+DEX组的细胞增值率进行比较。在3-MA+DEX组中,正常培养的小鼠成骨细胞加入3-MA预处理1h后,在10-6DEX溶液中培养24h观察各组MC3T3-E1增殖的变化。4.利用WB方法检测Akt/mTOR信号通路的相关蛋白(Akt、mTOR、P-Akt和P-mTOR)表达情况。5.利用流式细胞仪检测不同浓度GC(10-8、10-7、10-6 mol/L)干预MC3T3-E1细胞24小时后细胞周期的变化。利用WB检测周期蛋白依赖性激酶2(cyclin-dependent kinase, CDK-2)的表达情况。  结果:1.GC可抑制MC3T3-E1增殖:与空白对照组相比,随着DEX浓度的升高,小鼠成骨细胞细胞平均增值率下降( P<0.05),呈剂量依赖性。2.在GC诱导下自噬相关蛋白的表达升高:Beclin1和LC3蛋白表达水平相较于对照组逐渐升高,而 P62蛋白表达水平相较于对照组逐渐降低,呈剂量依赖性。3.抑制细胞自噬后细胞平均增值率增加:3-MA+DEX组细胞平均增值率明显高于DEX组( P<0.05)。4.在GC诱导下Akt/mTOR信号通路相关蛋白P-Akt和P-mTOR的表达升高,呈剂量依赖性。5. GC可诱导成骨细胞停留在G0/G1期,。随着GC浓度的升高,细胞周期停滞在G1期的比例升高,与对照组比较,随着GC浓度的升高,CDK2蛋白的表达显著降低。  结论:1.GC可抑制小鼠成骨细胞前体细胞MC3T3-E1增殖,MC3T3-E1增殖受抑制的程度与GC的浓度呈剂量依赖性。2.GC可诱导MC3T3-E1发生自噬,自噬的水平与GC浓度呈剂量依赖性。抑制自噬后MC3T3-E1细胞平均增值率升高,自噬在GC诱导的股骨头缺血坏死中起重要作用。3.GC或可通过激活Akt/mTOR信号通路在股骨头缺血坏死发挥作用,但这一通路在GC诱导的自噬中的地位如何仍有待进一步研究。4. GC可诱导成骨细胞细胞周期停滞在G0/G1期。
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