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地塞米松是一种糖皮质激素类药物,广泛用于炎症、风湿性疾病和自体免疫性疾病的治疗。然而,长期大量使用地塞米松存在潜在的毒副作用,如抑制成骨细胞增殖,造成细胞内ROS的大量产生,诱导细胞凋亡。绿原酸是杜仲的指标成分,具有抗炎、抗氧化、抗凋亡和神经保护等生物学效应。但是,绿原酸对地塞米松致细胞凋亡的保护研究尚未见报道。因此,本文通过建立地塞米松诱导成骨细胞凋亡模型,探讨绿原酸对地塞米松诱导成骨细胞氧化应激和凋亡的调控作用机制,为绿原酸的临床应用提供理论依据。本研究采用小鼠成骨细胞系MC3T3-E1作为体外研究对象,研究地塞米松诱导成骨细胞凋亡的过程及PI3K/Akt通路和p21在其中发挥的调控作用。结果显示,地塞米松通过激活依赖caspase的线粒体凋亡信号通路,诱导细胞损伤和凋亡;同时,分别加入PI3K/Akt抑制剂LY294002和激活剂IGF-1,双向验证PI3K/Akt通路在成骨细胞凋亡中的作用。结果显示,地塞米松抑制PI3K/Akt通路的激活,下调Akt蛋白磷酸化水平,降低细胞中p21蛋白的表达和稳定性,促进p21发生核转位,调控Bcl-2蛋白家族Bax和Bc1-2的表达,促使cyt c从线粒体释放到细胞质中,激活cleaved caspase-9和cleavedcaspase-3蛋白表达,诱导成骨细胞凋亡。另外,通过RNA干扰技术抑制p21蛋白表达,探讨p21低表达对成骨细胞凋亡和氧化应激的影响。结果显示,p21低表达加剧了地塞米松诱导的caspse-3激活和MC3T3-E1细胞凋亡;同时,p21低表达显著抑制地塞米松对Nrf2/HO-1通路的激活能力,明显提高细胞内ROS水平和线粒体内超氧化物的生成。本试验探讨绿原酸对地塞米松诱导小鼠MC3T3-E1成骨细胞凋亡的调控作用。结果显示,绿原酸促进小鼠MC3T3-E1成骨细胞增殖,明显缓解地塞米松对小鼠成骨细胞的毒性作用和细胞结构损伤,显著降低地塞米松导致的细胞内caspase-9和caspase-3酶活性,抑制cleaved caspase-9和cleaved caspase-3蛋白表达,降低Bax/Bc1-2比值,抑制线粒体中的cyt c释放到细胞质中,减轻地塞米松诱导的细胞凋亡。为了证实绿原酸在MC3T3-E1成骨细胞中发挥抗氧化作用的功能,本文运用MTT、荧光显微镜和Western Blot等方法进行相关试验。结果显示,绿原酸可以激活HO-1蛋白表达,促进Nrf2入核表达,上调p--Akt蛋白水平。分别加入HO-1抑制剂ZnPP和PBK/Akt抑制剂LY294002,绿原酸激活HO-1蛋白的能力受到显著抑制,且绿原酸对地塞米松导致细胞增殖抑制的恢复能力也被显著抑制,表明绿原酸通过激活PI3K/Akt介导的Nrf/HO-1通路发挥细胞保护作用。此外,绿原酸通过激活Nrf2、HO-1蛋白表达,抑制地塞米松导致成骨细胞超氧化物的过量生成,缓解成骨细胞氧化应激。综上,绿原酸抑制地塞米松诱导的成骨细胞凋亡和氧化损伤,有望成为治疗骨质疏松的潜在药物。