基于Wnt/β-catenin信号通路探讨补肾活血汤调控激素性股骨头缺血坏死BMSCs成骨—成脂分化的机制

来源 :福建中医药大学 | 被引量 : 11次 | 上传用户:my363
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目的:通过补肾活血汤对激素性股骨头缺血坏死兔模型以及成骨-成脂诱导后BMSCs的干预,探讨补肾活血汤对激素性股骨头缺血坏死以及体外不同分化方向的BMSCs Wnt/β-catenin信号通路上成骨-成脂相关因子的影响机制。方法:1.在体实验:新西兰大白兔90只,抽签法随机分为空白组、模型组、治疗组,每组30只。采用贺氏造模法臀肌注射醋酸泼尼松龙进行造模,建立激素性股骨头缺血坏死兔模型成功后,对治疗组使用补肾活血汤进行干预,其他两组使用生理盐水干预,8周后通过HE染色组织形态学观察以及血清碱性磷酸酶、甘油三脂生化检测,观察补肾活血汤对激素性股骨头缺血坏死的影响。2.离体实验:采用5月龄健康新西兰大白兔,分离鉴定其BMSCs,分别进行成骨成脂诱导,油红0染色、碱性磷酸酶染色观察成骨成脂诱导状态。诱导成功后分别用补肾活血汤含药血清、通络生骨胶囊含药血清和空白血清进行干预,通过光镜和透射电镜观察BMSCs的形态和超微结构,通过检测细胞中甘油三酯、碱性磷酸酶含量观察BMSCs成骨成脂分化情况,并应用RT-PCR和Western Blott ing方法检测细胞中Wnt/β-catenin信号通路上相关因子的基因和蛋白表达变化,探讨补肾活血汤对不同分化方向的BMSCsWnt/β-catenin信号通路上相关因子表达的影响。从成骨成脂分化角度探讨补肾活血汤防治激素性股骨头缺血坏死的作用机理。结果:1.在体实验结果:(1)血清中成骨标志物碱性磷酸酶、成脂标志物甘油三脂含量的检测结果:补肾活血汤干预后的血清中碱性磷酸酶含量呈高表达,甘油三酯含量呈低表达。血清中碱性磷酸酶含量结果:和空白组相比,模型组、治疗组明显低于空白组(P<0.01);和模型组相比,治疗组明显高于模型组(P<0.01)。血清中甘油三酯含量结果:和空白组相比,模型组、治疗组明显高于空白组(P<0.01);而和模型组相比,治疗组明显低于模型组(P<0.01)。(2)HE染色组织形态学观察:空白组软骨下骨小梁致密,排列规则整齐;骨细胞清晰,核位于中央,较大;髓腔内可见增生活跃的骨髓组织,造血细胞丰富。模型组软骨层变薄、结构紊乱,骨小梁较稀疏,部分有断裂现象,小梁中有骨细胞坏死,骨陷窝空虚现象较空白组明显增多,软骨下区骨髓内脂肪细胞增多,造血细胞数量减少。治疗组骨细胞结构较清晰,骨小梁较多,坏死骨细胞较模型组少。2.离体实验结果:(1)碱性磷酸酶染色比较:空白对照组、模型组和空白血清组碱性磷酸酶染色为阴性;补肾活血汤高、中、低剂量组均呈阳性,阳性结果随剂量增加而逐渐增强;阳性药物组碱性磷酸酶染色成强阳性,且强于其他各组(P<0.05)(2)油红0染色比较:空白组未发现红染的脂肪颗粒,而其他各组均可见明显被红染的脂肪颗粒;补肾活血汤高、中、低剂量组均有红染的脂肪颗粒分布,但这3组红染脂肪颗粒明显少于模型组,其中高剂量组和阳性药物组红染结果近似,均少于中、低剂量组(P<0.05)(3)胞内甘油三酯(TG)、碱性磷酸酶(ALP)检测结果:补肾活血汤组和阳性药物组与模型组相比TG含量均有明显下降,且随着补肾活血汤剂量的增大呈下降趋势;而补肾活血汤和阳性药物组与模型组相比ALP含量均明显升高,且随着补肾活血汤剂量的增大呈上升趋势。(P<0.01)。(4)透射电子显微镜观察干预后BMSCs的超微结构:空白组细胞呈椭圆形或不规则状,细胞质少,核大,细胞表面无微绒毛,线粒体大多存在,嵴未见明显断裂或消失;部分粗面内质网未见明显扩张,未见明显脱颗粒现象。模型组细胞呈长梭形,表面未见明显突起,核呈长椭圆形,未见明显核仁,细胞器中较多线粒体,较多呈空泡,部分线粒体呈高电子密度变化,可见次级溶酶体及脂滴,有些可见光滑的、形状较大的部分扩张的粗面内质网。低剂量组多呈长梭形,细胞突起较多,表面空泡较模型组少,部分线粒体晴有所恢复,损伤的线粒体数量、扩张的粗面内质网较少。中剂量组多呈长梭形,可见核仁,线粒体较补肾活血汤低剂量组增多,嵴也增多,空泡样变化较少,未见明显脂滴。高剂量组和阳性药物组多呈长梭形,空泡样变明显减少,次级溶酶体明显减少,粗面内质网扩张不厉害,未见明显脂滴。(5)BMSCs中成骨-成脂相关因子1mRNA的表达:①和模型组相比,阳性药物组和补肾活血汤组中成骨相关因子WntlOb、Wnt1、β-catenin、FZD6和Ror2等基因表达均呈增强趋势,阳性药物通络生骨胶囊对各成骨分化相关基因表达的增强作用,明显优于其他各组;补肾活血汤组对成骨基因的表达也具有增强作用,且随着剂量的增加增强效果呈逐渐上升趋势,而且补肾活血汤高剂量组对各基因表达增强的效果和阳性药物组相比,无显著性差异(P>0.05)。②和模型组相比,阳性药物组和补肾活血汤组中成脂相关因子DDK1、sFRP4基因表达均呈减弱趋势,阳性药物通络生骨胶囊对DDK1、sFRP4成脂分化基因表达的减弱作用,明显高于其他各组;补肾活血汤组对成骨基因的表达也具有减弱作用,且随着剂量的增加减弱效果呈逐渐上升趋势,而且补肾活血汤高剂量组对各基因表达减弱的效果和阳性药物组相比,无显著性差异(P>0.05)。(6)BMSCs中Wnt/β-catenin信号通路上相关因子的蛋白表达变化:①和模型组相比,促进信号通路开放的蛋白Wnt10b、Wnt1、β-catenin、FZD6和Ror2均呈上升趋势,阳性药物通络生骨胶囊对各成骨分化蛋白表达的增强作用,明显优于其他各组;补肾活血汤组对成骨蛋白表达也具有增强作用,且随着剂量的增加增强效果呈逐渐上升趋势,而且补肾活血汤高剂量组对各蛋白表达增强的效果和阳性药物组相比,无显著性差异(P>0.05)。②和模型组相比,促进信号通路关闭的蛋白DDK1、sFRP4表达均呈减弱趋势,阳性药物通络生骨胶囊对DDK1、sFRP4成脂分化蛋白表达的减弱作用,明显高于其他各组;补肾活血汤组对成骨蛋白的表达也具有减弱作用,且随着剂量的增加减弱效果呈逐渐上升趋势,而且补肾活血汤高剂量组对各蛋白表达减弱的效果和阳性药物组相比,无显著性差异(P>0.05)。结论1.补肾活血汤对兔激素性股骨头缺血坏死有治疗作用,并且它可以促进BMSCs向成骨细胞分化,同时抑制其向脂肪细胞分化。2.补肾活血汤调控BMSCs成骨-成脂分化的机制主要是通过增强Wnt/β-catenin信号通路中成骨因子WntlOb、Wnt1、β-catenin、FZD6和Ror2的基因和蛋白表达,同时抑制成脂因子DDK1、sFRP4的表达来实现。
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