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目的:观察PI3K-Akt信号传导途径在甲状旁腺激素及氟化物诱导成骨细胞激活过程中的作用,探讨氟骨症发生的分子机制。 方法:采用人类成骨细胞系SaOS-2细胞为研究对象。用0、1、10、100 nmol/LPTH1~34处理SaOS-2细胞12 h、24 h、48 h,采用实时荧光定量PCR的方法测定骨碱性磷酸酶(BALP)和骨钙素(BGP)mRNA的表达情况:用激光共聚焦显微镜测定SaOS-2细胞PI3K-Akt信号通路相关蛋白表达情况。使用CCK-8试剂盒检测不同剂量氟在不同时间点对SaOS-2细胞增殖情况:用实时荧光定量PCR的方法测定加氟后BALP和BGPmRNA表达量的差别。利用LY294002阻断PI3K信号传导通路后,使用CCK-8试剂盒检测不同浓度的氟对SaOS-2细胞的刺激情况。采用透射电子显微镜观察氟以及LY294002作用下SaOS-2细胞超微结构的变化。采用蛋白免疫印迹法观测SaOS-2细胞在氟以及LY294002作用下PI3K-Akt蛋白表达的情况。 结果: (1)各剂量PTH(0、1、10、100 nmol/L)作用于SaOS-2细胞12h,与对照组相比,均能显著增加ALP mRNAr的表达,作用24h和48 h,各组细胞ALPmRNA的表达量均低于正常对照组,且同12h比较也有明显下降。 (2)各剂量PTH(0、1、10、100 nmol/L)作用于SaOS-2细胞12h,均能显著增加BGP mRNA的表达,作用24h和48 h,各组细胞BGP mRNA的表达量均低于正常对照组,且同12h比较也有明显下降。 (3)100nmol/L PTH作用SaOS-2细胞12h,PI3K-Akt信号传导通路中的Akt、PI3K、PDK1和GSK-3β蛋白以及相应蛋白的磷酸化水平均明显高于对照组,Bad、P-Bad、PTEN、P-PTEN蛋白的表达强度明显低于对照组。 (4)氟对Saos-2细胞具有双向刺激作用,与0mg/L剂量组相比较,2 mg/L、4 mg/L、8 mg/L、16 mg/L的氟化钠对SaOS-2均有刺激作用,当浓度为32mg/L时有轻微毒性作用。加氟72小时后作用效果明显。氟刺激SaOS-2细胞增殖活性的最适剂量为4 mg/L,最适时间为72小时。 (5)PI3K抑制剂LY294002作用SaOS-2细胞24h、48h、72h,均对细胞生长有抑制作用,且具有明显的剂量-反应关系。 (6)4mg/L氟作用于SaOS-2细胞72h,细胞超微结构表现为核仁明显,粗面内质网、线粒体和高尔基体数量明显增加。20mM LY294002作用于SaOS-2细胞表面微绒毛减少,核固缩,线粒体有空泡变,胞内分泌的颗粒增多,高尔基体堆积紊乱,并有大量脂滴出现。在加氟与LY294002共同作用下,SaOS-2细胞核固缩,细胞内有少量脂滴,与4mg/LNaF组相比,内质网和线粒体明显减少。 (7)4mg/L氟作用SaOS-2细胞72h,Akt、PDK1和PTEN蛋白表达水平同对照组相比变化不显著,而P-Akt水平明显升高;20mM LY294002作用下SaOS-2细胞24h Akt、PDK1和PTEN蛋白表达水平同对照组相比变化不明显,P-Akt、P-PDK1表达降低,P-PTEN表达升高;4mg/L氟与20mM LY294002共同作用下,P-Akt、P-PDK1与对照组相比表达水平明显降低,P-PTEN表达升高。 结论:氟与PTH可以促进成骨细胞活性的增加,该过程是通过PI3K-Akt信号传导通路中的蛋白表达增加而实现的,尤其以P-Akt与P-PTEN作用更为显著。