氢气通过p38 MAPK通路促进脂肪源性干细胞成肌分化的分子机制研究

来源 :大连医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:intaaae
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背景与目的:骨骼肌在严重损伤或病理情况的影响下,导致其再生能力受限或相对不足。脂肪干细胞(ADSCs)因其多系分化及遗传稳定性等优点被广泛用于修复受损的骨骼肌。但单一的ADSCs成肌分化效率有限。因此,如何提高ADSCs成肌分化率是治疗骨骼肌损伤的主要挑战。本研究旨在阐明氢气(H2)对ADSCs成肌分化的影响和潜在的分子机制。材料与方法:本研究采用大鼠原代ADSCs作为体外成肌分化的种子细胞。首先,用流式细胞学鉴定第三代ADSCs表面抗原的表达,其次通过三系分化法鉴定干细胞特性。通过MTT法明确H2的最适浓度后,利用阿尔玛法蓝染色(Alamar blue Staining)和线粒体示踪技术(Mito-tracker)验证H2对细胞增殖、线粒体功能的影响。此外,还分别探讨了通过蛋白印迹分析(Western blot)检测成肌分化标志物(如Myod、Mhc和Myogenin蛋白表达),细胞形态学特征(如肌管数量、长度、直径和成熟指数),RT-PCR(如Myod、Mhc和Myogenin m RNA表达)和免疫荧光分析(Desmin,Myosin和β-actin的表达)。最后,通过生信分析和Western blot检测p-P38蛋白的表达,验证H2对ADSCs成肌分化的分子机制。结果:1.经流式细胞术检测ADSCs表面标志物,结果显示:高表达CD44和CD90,低表达CD31和CD45。并通过体外三系分化法对ADSCs进行成骨、成脂和成软骨染色,结果显示:ADSCs具有向三系分化的能力,符合干细胞特性。2.用不同浓度的氢气(20%,50%,70%)分别处理ADSCs,通过MTT法显示:在70%H2浓度下ADSCs显示出最高的细胞活力,后续实验均采用70%H2浓度进行。另外,通过MTT和Alamar blue Staining评估H2对ADSCs的增殖和生存情况,MTT结果显示:第1天时,相较于5-Aza组,H2组细胞增殖显著提高(p<0.01)。第3天时,相较于其他三组(Control,5-Aza,5-Aza+H2),H2组展现出最高的增殖能力(p<0.01)。5-Aza+H2组细胞存活比率明显高于5-Aza组(p<0.01)。Alamar blue结果显示:第1天,H2组细胞活力显著高于其他各组(5-Aza、5-Aza+H2)(p<0.01)。与对照组相比,只有H2组细胞增殖较好(p<0.05)。与5-Aza组相比,5-Aza+H2组的增殖也显著提高(p<0.01)。在第3天,H2、5-Aza和5-Aza+H2组的细胞活力与第1天保持相同的趋势。最后,通过线粒体示踪技术(Mito-tracker)探究H2对ADSCs线粒体功能的影响,结果显示:与其他各组相比,H2组的单细胞线粒体荧光强度显著增强(p<0.01)。基于不同角度均表明,氢气可以通过增强单细胞线粒体表达来提高细胞增殖的能力。3.分别从不同角度(免疫荧光、RT-PCR、肌管和Western blot)分析H2对ADSCs成肌分化的影响,结果显示:相较于对照组,H2组具有明显成肌表达效果(p<0.01)。与常规成肌分化诱导剂5-Aza相比,H2组也展现出较好的成肌分化效率。值得注意的是,氢气联合5-Aza组,相较于其他三组均显示出最佳的成肌分化效果,差异具有统计学意义(p<0.01)。4.通过Western blot结果表明H2对p-P38的表达有上调作用。与p38 MAPK信号通路抑制剂SB203580联合培养时,细胞的分化能力受到抑制。结论:本研究初步表明H2可通过p38 MAPK通路促进脂肪源性干细胞成肌分化。其次,氢气还可以通过改善5-Aza的细胞毒性从而协同作用展现出更高的成肌分化的效果。因此,上述结果为成肌分化提供了见解,并为修复骨骼肌损伤等相关疾病产生一种潜在的替代策略。
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