基于Wnt/β-catenin信号通路探讨生骨再造丸调控激素性股骨头坏死BMSCs成骨分化的机制研究

来源 :甘肃中医药大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:lrg1169
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目的:通过观察中药制剂生骨再造丸对激素性股骨头坏死(steroid-induced avascularnecrosis of the femoral head,SANFH)骨髓间充质干细胞(Bone marrow derived mesenchymal stem cel,BMSCs)成骨分化的影响,探讨生骨再造丸对BMSCs成骨分化方向Wnt/β-catenin信号通路上相关成骨因子的影响机制;阐释中医“通阳、活血、利湿”法基于Wnt/β-catenin信号通路防治SANFH的作用机理,为生骨再造丸的临床应用提供理论依据。方法:一、含药血清的制备:(1)选用Wistar大鼠40只,根据随机数字表法分为5组,分为生骨再造丸高浓度组、生骨再造丸中浓度组、生骨再造丸低溶浓度组,阳性对照组(仙灵骨葆胶囊溶液[23]),空白组(0.9%的生理盐水)。精确称量后参照换算公式:A(体表面积m2)=K(系数)×W(体重)2/3×10-4,换算人的用药量进行灌胃。连续灌胃5天,早、晚各1次,最后24小时全日量灌胃后1h,无菌环境下心脏采血,将每组大鼠的血清混合后置于-20℃冰箱保存备用。二、离体实验:(1)分离提取及鉴定BMSCs,分别选用成骨诱导剂及成脂诱导剂对BMSCs进行成骨成脂诱导,通过油红“O”染色和茜素红染色鉴定BMSCs成骨成脂情况。诱导成功后,采用地塞米松干预BMSCs 72h,72h后细胞分为生骨再造丸高、中、低浓度含药血清组、空白血清组、仙灵骨葆胶囊血清组,通过倒置显微镜观察细胞的形态变化,MTT法检测BMSCs的活性,检测碱性磷酸酶(ALP)含量,来观察BMSCs的成骨分化情况,确定最佳生骨再造丸含药血清浓度。(2)将实验(1)中地塞米松干预的BMSCs分为生骨再造丸最佳含药组、空白组、仙灵骨葆胶囊阳性对照组,选择相应血清对其进行干预,通过采用免疫蛋白印迹(Western Blotting,WB)、多聚酶链式反应(Polymerase Chain Reaction,PCR)检测Wnt/β-catenin信号通路上相关成骨因子的蛋白、基因,从成骨角度出发探讨生骨再造丸治疗SANFH的作用机制。结果:(1)茜素红染色比较:成骨诱导前BMSCs茜素红染色呈阴性,成骨诱导后BMSCs茜素红染色呈阳性。(2)油红“O”染色比较:成骨诱导前BMSCs油红“O”染色,未出现红染的脂肪颗粒,成骨诱导后BMSCs油红“O”染色,出现大量的脂肪颗粒。(3)ALP结果:生骨再造丸低浓度组和阳性对照组与空白对照组相比有差异,且均高于空白对照组,仙灵骨葆胶囊和生骨再造丸均促进BMSCs成骨分化(P<0.05),而且二者促进作用相当(P>0.05);生骨再造丸含药血清低浓度组与高、中浓度组相比有差异且随着血清浓度的减小促进作用BMSCsc成骨分化的能力增强(P<0.05)。(4)BMSCs活性结果:生骨再造丸低浓度组与高、中浓度组相比有差异,且均高于中、高浓度组,生骨再造丸促进BMSCs成骨分化与血清浓度有关(P<0.05);在当药物血清稀释浓度在0%、2.5%、5%、10%、15%时,72 h的细胞活性与48 h,24 h相比有差异,生骨再造丸促进BMSCs成骨分化随着时间的延长,促进作用增强(P<0.05)。稀释倍数2.5%时细胞活性与0%、10%、15%时细胞活性相比有差异,生骨再造丸含药血清稀释不同倍数对BNSCs的促进作用也不同(P<0.05)。(5)BMSCs中Wnt/β-catenin信号通路成骨相关因子mRNA的表达情况:在Wnt/β-catenin信号通路中促进BMSCs成骨分化的相关因子β-catenin、Wnt1的mRNA均表现上升趋势(P<0.05),而抑制BMSCs成骨分化的Dickkopf-1的mRNA均表现下将趋势(P<0.05),而且生骨再造丸和仙灵骨葆胶囊促进成骨分化作用相当(P>0.05)。β-catenin在12、24、48 h时间点上,生骨再造丸低浓度组与阳性对照组、空白对照组相比有差异,且高于二者,差异有统计学意义(P<0.05)。Wnt1在6、12、24 h时间点上,生骨再造丸低浓度组与阳性对照组、空白对照组相比有差异,且高于二者,差异有统计学意义(P<0.05)。DKK1在6、12、48 h时间点上,阳性对照组、空白对照组与低浓度组相比有差异,表达较低浓度组明显增强,差异有统计学意义(P<0.05)。(6)BMSCs中Wnt/β-catenin信号通路成骨相关因子蛋白的表达情况:在Wnt/β-catenin信号通路中促进BMSCs成骨分化的相关因子β-catenin、Wnt1的蛋白均表现上升趋势(P<0.05),而抑制BMSCs成骨分化的DKK1的蛋白均表现下将趋势(P<0.05),β-catenin蛋白在生骨再造丸含药血清组与仙灵骨葆胶囊血清组中均有高表达(P<0.05);Wnt1蛋白在生骨再造丸低浓度组及阳性对照组中均有高表达(P<0.05);DKK1蛋白在的生骨再造丸低浓度组中呈持续抑制状态(P<0.05)。结论:1.低浓度生骨再造丸组能有效提高ALP含量,且明显高于高、中浓度组,具有较好的成骨作用;生骨再造丸组均能升高BMSCs活力,并且生骨再造丸低浓度组促进作用均高于中、高浓度组及阳性对照组,在2.5%浓度时,BMSCs的活力最强。2.生骨再造丸能激活Wnt1、β-catenin蛋白和基因的表达,抑制DKK1的的表达,以激活Wnt/β-catenin信号通路,促进成BMSCs的成骨分化,具有成骨作用,改善SANFH。
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