维生素B2与牵张力对MC3T3-E1细胞成骨分化的影响及机制初步研究

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目的维生素B2(Vitamin B2,Vit B2)是人体必需的水溶性维生素之一,其缺乏导致的各种疾病在我国居民中较为常见,近年来维生素B2在骨生成中的有益作用已经被证实,但其促进成骨的机制尚未见报道。机械力学刺激在骨代谢的调节过程中起重要作用,适宜条件的牵张应力刺激可以在许多临床治疗中刺激骨组织自身的生长与重建,例如牵张成骨、骨折修复以及正畸牙移动。然而,维生素B2与机械力刺激共同作用下对成骨分化的影响尚未见报道。本研究旨在对维生素B2与牵张力对小鼠颅顶前成骨细胞亚克隆14(MC3T3-E1 subclone 14)成骨分化的影响及机制进行初步探索。方法在不同浓度的维生素 B2(0μmol/L、0.2μmol/L、1μmol/L、5 μmol/L、25μmol/L)作用下培养MC3T3-E1细胞(记为维生素B2组),在不同力值(0%、5%、10%、15%,)0.5 Hz牵张应力作用下培养MC3T3-E1细胞4h,连续7天(记为加力组),上述培养基均为含有成骨诱导液(50 mg/mL抗坏血酸、10mMβ-甘油磷酸钠)的α-MEM完全培养基。分别用CCK-8/MTT法检测细胞在不同维生素B2浓度和牵张力值作用下的增殖变化,用划痕实验检测加力组细胞的迁移能力,用碱性磷酸酶(ALP)检测试剂盒检测细胞ALP活性的变化,用茜素红染色观察矿化结节形成,用Western blot(WB)检测Runx2、OPN、p38、β-catenin等蛋白的表达情况。根据维生素B2组与加力组的检测结果确定适宜维生素B2浓度a μmol/L及适宜力值b%,然后以对照组、aμmnol/L、b%、aμmol/L+b%分组,用Westem blot(WB)检测Runx2、OPN、β-catenin及相关信号通路上下游蛋白的表达情况,来检测维生素B2与牵张力共同作用下对MC3T3-E1细胞成骨分化的影响及可能的机制。结果维生素B2组中,CCK-8检测显示维生素B2浓度为0-1 μmol/L时OD值明显升高(P<0.01),而浓度为1-25 μmol/时OD值有所下降,但差异不具有统计学意义(P>0.05)。维生素B2浓度为1μmol/L时,碱性磷酸酶活性和矿化结节生成量都有显著提高,并且促进了 Runx2、OPN、β-catenin的表达,但对p38的表达无显著影响(P>0.05)。在加力组中,MTT检测OD值显示在牵张力作用下细胞增殖能力增强,在拉升应变率为10%时达到最大,并且牵张力能显著提升细胞迁移能力。Western blot结果显示10%力值能显著促进Runx2、OPN、p38、β-catenin的表达(P<0.05),并且力值达到15%时促进作用减弱。因此选用维生素B2浓度为1μmol/L,牵张力值为10%进行第三部分实验。结果证实了两者对促进成骨具有协同作用,并且与Wnt/β-catenin信号通路的调控有关。结论适宜浓度的维生素B2和适宜力值的牵张力都能分别促进MC3T3-E1细胞的成骨向分化,并且两者间具有一定的协同作用,而wnt/β-catenin信号通路可能参了与该过程的调控。
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