葛根素通过NRF2信号通路改善过氧化氢对骨髓间充质干细胞成骨分化的影响

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目的:研究葛根素(Pue)对骨髓间充质干细胞(BMSC)的成骨分化的影响以及NRF2信号通路在其中的作用。方法:全骨髓贴壁法分离、纯化SD大鼠BMSC细胞,培养、鉴定细胞。CCK8法检测不同浓度的过氧化氢(H2O2)、Pue下细胞的存活率,探针测活性氧水平(ROS)的变化,筛选Pue、H2O2的合适干预条件。实验为5组,对照组(NC)、过氧化氢组(300μmol/L H2O2,H组)、葛根素组(0.1μmol/L Pue,P组)、葛根素+过氧化氢组(300μmol/L H2O2+0.1μmol/L Pue,P+H组)、NRF2通路抑制剂ML385+葛根素+过氧化氢组(10μmol/L ML385+300μmol/L H2O2+0.1μmol/L Pue,M+P+H组),检测细胞的丙二醛(MDA)、还原型谷胱甘肽(GSH)含量,PCR及WB检测Bcl2相关x蛋白(Bax)、半胱氨酰天冬氨酸蛋白酶-3(Caspase3)、B淋巴细胞瘤-2(Bcl2)、核因子E2相关因子2(NRF2)、血红素加氧酶1(HO1)、醌氧化还原酶1(NQO1)、runt相关转录因子2(RUNX2)、骨形态发生蛋白2(BMP2)因子,茜素红染色后观察矿化结节的形成,酶标仪对其进行半定量。结果:1、分离纯化BMSC细胞,其排列均一、贴壁性好,流式检测CD90、CD29阳性率大于95%,CD45、CD34阳性率小于5%。碱性磷酸酶(ALP)、茜素红S示,成骨分化良好;油红O染色示,成脂分化良好。2、(1)12、24、48h时,300μmol/L H2O2干预组细胞存活率分别为(77.7±12.7)%、(74.7±2.1)%、(62.7±21.7)%。(2)与对照组相比,干预6、12h时,各浓度H2O2组中ROS水平升高(P<0.05),其中300、400μmol/L组最为显著,12h达到峰值,24h时降至较低水平。(3)0.1μmol/L Pue预处理组与H2O2组相比,在24、48、72h时,其生存率明显升高(P<0.05)。3、5个实验组各指标检测:(1)MDA、GSH含量变化:与NC组相比,H组中的MDA升高、GSH降低(均P<0.01)。Pue预处理降低细胞损伤程度,相对于H组,P+H组中MDA降低、GSH升高(均P<0.01)。给予ML385后,Pue保护作用被部分抑制,相对于P+H组,MDA升高、GSH降低(均P<0.01)。(2)Bax、Caspase3、Bcl2基因及蛋白表达:与NC组相比,H组中促凋亡基因及蛋白Bax、Caspase3表达升高、抗凋亡基因及蛋白Bcl2表达降低(均P<0.01)。与H组相比,P+H组Bax、Caspase3基因及蛋白表达降低、Bcl2基因及蛋白表达升高(均P<0.01)。与P+H组相比,M+P+H组中Bax、Caspase3基因及蛋白表达升高、Bcl2基因及蛋白表达降低(均P<0.01)。(3)NRF2、HO1、NQO1基因及蛋白表达:与NC组相比,H组中的HO1、NQO1基因及蛋白表达量升高(P<0.05)。与H组相比,P+H组中NRF2基因、核NRF2蛋白、HO1、NQO1基因及蛋白表达增加(P<0.01),质NRF2蛋白表达降低(P<0.01)。与P+H组对比,M+P+H组NRF2基因、核NRF2、质NRF2、HO1、NQO1基因及蛋白表达均减低(P<0.01)。(4)RUNX2、BMP2蛋白表达:与NC组相比,H组中RUNX2、BMP2表达降低(P<0.01)。P组与NC组相比,RUNX2表达上升(P<0.01)。P+H组与H组相比,RUNX2、BMP2表达降低(P<0.01);与P+H组相比,ML385阻断后,成骨蛋白表达明显降低(P<0.01)。(5)矿化情况测定:与NC组相比,H组中细胞矿化程度明显减低(P<0.01)。P组中细胞矿化程度,较NC组明显增加(P<0.01)。P+H组中矿化程度,与H组相比程度明显增加(P<0.01)。加入ML385后,细胞矿化程度不仅低于P+H组(P<0.01),还低于H组(P<0.01)。结论:1、葛根素在体外于0.1μmol/L浓度时,可促进BMSC细胞增殖,成骨分化,在过氧化氢所致氧化损伤中,葛根素起抗氧化、抗凋亡、促成骨的作用。2、葛根素可通过活化NRF2因子,诱导其下游抗氧化应激相关基因及蛋白HO1、NQO1的表达,抑制促凋亡基因及蛋白Bax、Caspase3的表达,促进成骨蛋白RUNX2表达,促进矿化。
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