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背景:临床上越来越多的成年患者希望寻求完善的正畸治疗,而在这些成年患者中,有相当一部分患者伴有糖尿病(Diabetes Mellitus,DM)。目前普遍认为糖尿病患者的正畸治疗应当慎重。糖尿病是一种常见的代谢内分泌疾病,其在骨骼系统的并发症可导致糖尿病性骨质疏松(Diabetic Osteoporosis,DO)。正畸牙移动的生物学基础是骨塑建(Bone modeling),成骨细胞和破骨细胞的动态平衡维持着骨骼系统的稳定,而BMSCs是成骨细胞的主要来源。糖尿病性骨代谢异常的发病机制复杂多样,可能与糖尿病环境对成骨细胞和破骨细胞动态平衡的破坏有关。研究表明,糖尿病大鼠骨形成能力下降,体外加入高糖或AGEs作用也会使得细胞的成骨分化受到抑制。表观遗传(Epigenetics)是一种不同于既往的基因调控方式,其不用改变DNA碱基序列就能调控基因的表达,并在生物体内可遗传,包括组蛋白修饰、DNA的甲基化、非编码RNA等。组蛋白修饰则主要包括甲基化、磷酸化、乙酰化、泛素化等,其修饰水平的动态变化对于基因转录调控、疾病发生发展、机体生长发育等生物学过程起着关键调控作用。H3K27是组蛋白H3肽链中的第27位赖氨酸,其甲基化水平可通过组蛋白甲基化酶EZH2和组蛋白去甲基化酶KDM6B的动态平衡共同调节,从而影响基因的转录引发下游效应。已有大量研究表明,某些特定条件下KDM6B和EZH2可调控某些成骨相关基因H3K27Me3水平,进而调控细胞成骨分化。目的:本研究拟通过糖尿病大鼠建模、体外加入高糖和AGEs来模拟糖尿病状态下的生物学效应,分离培养糖尿病大鼠及正常大鼠BMSCs,从而验证糖尿病状态下成骨分化的情况,并研究糖尿病环境对KDM6B、EZH2及H3K27Me3表达的影响,以期探究H3K27甲基化修饰对糖尿病环境下BMSCs成骨分化影响的机制。方法:第一部分:运用高糖高脂饮食和STZ构建糖尿病大鼠模型,骨髓贴壁法分离培养糖尿病大鼠及正常大鼠BMSCs并进行细胞传代。将BMSCs分为6组成骨诱导7 d,分别为糖尿病组(BMSCs源于糖尿病大鼠)、正常组(BMSCs源于正常大鼠)、高糖组(含30 mmol/L葡萄糖)、普通组(含5.5 mmol/L葡萄糖)、AGE组(含200μg/mL AGE)、BSA组(含200μg/mL BSA)。通过ALP染色检测细胞ALP活性,Realtime-PCR检测各组细胞RAGE、OCN、OPN、ALP、Runx2、KDM6B、EZH2 mRNA表达情况,运用Western-blot和细胞免疫荧光染色检测各组细胞EZH2蛋白表达水平及亚细胞定位。第二部分:参照第一部分将细胞分为6组,Western-blot和细胞免疫荧光染色检测各组细胞H3K27Me3蛋白表达水平和亚细胞定位。运用染色质免疫沉淀方法检测糖尿病环境下BMP2、BMP4、HOXC6和Runx2基因启动子处H3K27Me3的表达情况。结果:第一部分:BMSCs分6组成骨诱导7 d后,ALP染色显示糖尿病环境下细胞ALP活性减弱,Realtime-PCR检测显示糖尿病环境下RAGE表达增加,OCN、OPN、ALP、Runx2表达基本均降低,KDM6B表达降低,除AGE组外EZH2表达增加。Western-blot趋势与Realtime-PCR一致,细胞免疫荧光染色检测各组细胞EZH2蛋白表达于细胞核内。第二部分:BMSCs分组成骨诱导7 d后,Western-blot检测各组细胞H3K27Me3蛋白表达水平增加,细胞免疫荧光染色检测细胞H3K27Me3蛋白表达于细胞核内。染色质免疫沉淀方法检测显示,糖尿病组细胞BMP4基因启动子处H3K27Me3水平显著高于对照组。结论:1.糖尿病环境对BMSCs的成骨分化有抑制作用,成骨相关基因OCN、OPN、ALP、Runx2表达降低。2.糖尿病环境下BMSCs组蛋白甲基化酶EZH2表达增加,而组蛋白去甲基化酶KDM6B表达降低。3.糖尿病环境下BMSCs H3K27Me3总蛋白表达增高,且在BMP4基因启动子处H3K27Me3增高最显著,提示糖尿病环境下细胞成骨分化受到抑制可能与BMP4基因的转录抑制有关。