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目的:前期研究发现,淡豆豉(Semen Sojae Preparatum)能纠正去卵巢骨质疏松大鼠骨形态计量学参数的异常,改善骨的微细结构及骨生物力学性能,提高骨密度,有明显的抗骨质疏松活性,但其作用机制尚不十分清楚。为明确淡豆豉抗骨质疏松作用的靶点和途径,本研究以淡豆豉的主要活性部位淡豆豉异黄酮(Semen Sojae Preparatum Isoflavone,SSPI)为研究对象,采用体外培养大鼠成骨细胞的方法,从细胞及分子等不同水平观察其对成骨细胞的影响,旨在从雌激素受体途径探讨其防治骨质疏松症的作用机制,为扩大淡豆豉临床应用及筛选抗骨质疏松新药提供实验依据。 方法: 1淡豆豉异黄酮对大鼠成骨细胞增殖与分化的影响 1.1大鼠颅骨成骨细胞(OB)原代培养与鉴定 采用改良的组织块法分离培养新生(24 h)SD大鼠颅骨成骨细胞。用碱性磷酸酶染色鉴定成骨细胞,倒置显微镜下观察细胞形态及ALP染色阳性率。 1.2淡豆豉异黄酮对体外培养OB的细胞毒性检测 SSPI浓度梯度设定为1、100、1000、5000、10000、50000、100000、500000μg/L,作用时间为24 h;MTT法测定各孔的存活率,以OD值表示。 1.3淡豆豉异黄酮作用浓度及时间确定 SSPI干预浓度为如下梯度:1、10、50、100、200、500、1000、5000、10000、50000、100000μg/L,分别作用24 h,48 h,72 h;MTT法进行测定,确定其促增殖的最佳作用浓度与时间。 1.4淡豆豉异黄酮对成骨细胞增值与分化的影响 实验分为空白对照组(control),淡豆豉异黄酮组(SSPI):1、10、100、1000μg/L,雌二醇组E2(10-9mol/L),大豆异黄酮组(ISO):1000μg/L,并设立雌激素受体拮抗剂ICI182780组,即淡豆豉异黄酮SSPI(1000μg/L)+ICI182780(10-8mol/L),以初步观察SSPI是否通过雌激素受体途径对成骨细胞进行调控。且ICI182780于淡豆豉异黄酮干预前2 h进行孵育。作用时间分别为48 h和72 h。 1.4.1 MTT法检测成骨细胞增殖情况 采用噻唑蓝比色(MTT)法,检测淡豆豉异黄酮24 h,48 h,72 h对大鼠成骨细胞增殖功能的影响。 1.4.2成骨细胞碱性磷酸酶活性检测 采用碱性磷酸酶测定试剂盒,测定淡豆豉异黄酮48 h和72 h成骨细胞ALP活性,检测其对大鼠成骨细胞早期分化的影响。 1.4.3成骨细胞羟脯氨酸含量的测定 采用消化法,测定淡豆豉异黄酮48 h和72 h成骨细胞内羟脯氨酸含量,检测其对成骨细胞胶原蛋白含量的影响。 2淡豆豉异黄酮对大鼠成骨细胞雌激素受体(Estrogen Receptor,ER)表达的影响 2.1不同浓度SSPI对成骨细胞ERα、ERβ mRNA表达水平的影响 实验分为空白对照组,淡豆豉异黄酮1、10、100、1000μg/L不同浓度组。作用72 h。Trizol法提取细胞总RNA,RT-PCR法测定不同浓度SSPI干预后成骨细胞ERα、ERβ mRNA的表达。 2.2 SSPI与ISO对成骨细胞ERα、ERβ mRNA表达水平的比较 实验分为空白对照组,淡豆豉异黄酮组(SSPI1000μg/L),雌二醇组E2(10-9 mol/L),大豆异黄酮组(ISO1000μg/L),并设立雌激素受体拮抗剂组,即淡豆豉异黄酮SSPI(1000μg/L)+ICI182780(10-8mol/L),且ICI182780于SSPI干预前2 h进行孵育。作用72 h。Trizol法提取细胞总RNA,RT-PCR法测定各药物干预后成骨细胞ERα、ERβ mRNA的表达。 2.3不同浓度SSPI对成骨细胞ERα、ERβ蛋白表达的影响 实验分组及药物干预同2.1。RIPA裂解液提取细胞总蛋白,Western blot法检测ERα、ERβ蛋白表达水平。 2.4 SSPI与ISO对成骨细胞ERα、ERβ蛋白表达水平的比较 实验分组及药物干预同2.2。RIPA裂解液提取细胞总蛋白,Westernblot法检测ERα、ERβ蛋白表达水平。 结果: 1淡豆豉异黄酮对大鼠成骨细胞增殖与分化的影响 1.1成骨细胞形态观察 倒置相差显微镜下,原代培养24 h~36 h即可见成骨细胞自颅骨碎片移出,未贴壁的为小球形,呈悬浮状态,贴壁的呈短梭形或三角形,以骨块为中心,向周围呈放射生长,细胞排列无方向性。传代细胞最初接种时呈球形,悬浮于培养液中;24 h可见大部分细胞贴壁、伸展,初时细胞形状不规则,呈多边形、三角形等。培养3 d后,OB形状基本稳定,呈纤维束状、长梭形、条索状,细胞相互之间联系密切,融合成片,分界较为模糊。培养5d左右细胞呈铺路石状。随着培养时间的延长,细胞逐渐聚集形成细胞小结。 1.2成骨细胞的鉴定 碱性磷酸酶染色:实验用成骨细胞染色后显微镜下可见细胞内散在的紫蓝色沉淀,呈典型的ALP染色阳性反应。细胞染色深浅不等,阳性细胞多为长梭形和鳞片形,成骨细胞碱性磷酸酶染色阳性率达93%。 1.3淡豆豉异黄酮的细胞毒作用 淡豆豉异黄酮浓度达到50000μg/L时,OD值较空白对照组显著降低(P<0.01),多数细胞皱缩成球形、少数死亡细胞漂浮在孔中。提示SSPI浓度大于50000μg/L时,出现明显细胞毒作用。 1.4淡豆豉异黄酮作用浓度及时间确定 不同浓度淡豆豉异黄酮干预细胞对OB的增殖产生了不同程度的促进作用,根据MTT结果分析确定SSPI作用浓度为1、10、100、1000μg/L;作用时间为48 h和72 h。 1.5淡豆豉异黄酮对成骨细胞增殖功能的影响 与空白对照组比较,除ICI182780组,各组药物在干预48 h或72 h后OD值均显著升高(P<0.05)。SSPI干预效应随着干预时间的延长而增加(P<0.05),随着浓度的改变无明显的变化(P>0.05),以SSPI1000μg/L组72 h作用最强,高于ISO组,且可被ICI182780所拮抗。 1.6淡豆豉异黄酮对成骨细胞分化的影响 与空白对照组比较,除ICI182780组,各组药物在干预48 h或72 h后均增加细胞内ALP活性。不同浓度的SSPI组与E2比较无显著差异(P>0.05),其中以SSPI1μg/L组最强(P<0.05),其次为ISO组(P<0.05)。ICI182780组与空白对照组比较,无显著性差异,与SSPI1000μg/L组比较OD值有降低趋势,但无显著性差异(P>0.05)。 1.7淡豆豉异黄酮对成骨细胞羟脯氨酸含量的影响 与空白对照组比较,除ICI182780组,各组药物在干预48 h或72 h后均增加细胞内羟脯氨酸的含量。SSPI1000μg/L较之10-9mol/L雌二醇作用无显著差异(P>0.05),高于同剂量ISO组。且可被ICI182780所拮抗。不同浓度的SSPI组与雌二醇比较无显著差异(P>0.05)。 2淡豆豉异黄酮对大鼠成骨细胞雌激素受体表达的影响 2.1不同浓度SSPI对成骨细胞ERα、ERβ mRNA表达的影响 与空白对照组相比,不同浓度SSPI均上调ERβ mRNA表达(P<0.01);其中SSPI1000μg/L表达最高,其次为SSPI10μg/L,其余两组组间无差异(P>0.05)。实验未检测到ERα mRNA的表达。 2.2 SSPI与ISO对成骨细胞ERα、ERβ mRNA表达水平的比较 与空白对照组相比,SSPI(1000μg/L),E2(10-9mol/L)ERβ mRNA表达显著升高(P<0.01);ISO(1000μg/L)组ERβ mRNA有升高趋势,但无统计学差异(P>0.05);SSPI作用弱于E2,且可被ICI182780所拮抗。实验未检测到ERα mRNA的表达。 2.3不同浓度SSPI对成骨细胞ERα、ERβ蛋白表达的影响 不同浓度SSPI组ERβ蛋白表达较空白组均升高(P<0.01),其中SSPI1000μg/L表达最高;SSPI1、10、100μg/L三组组间无统计学差异(P>0.05)。结果显示SSPI对成骨细胞ERβ蛋白表达无明显剂量依懒关系。实验未检测到ERα蛋白的表达。 2.4 SSPI与ISO对成骨细胞ERα、ERβ蛋白表达水平的比较 与空白对照组相比,SSPI1000μg/L,E2(10-9mol/L),ISO1000μg/L组ERβ蛋白表达均显著升高(P<0.01或P<0.05);SSPI1000μg/L作用最显著,高于同剂量ISO组,且可被ICI182780所拮抗。实验未检测到ERα蛋白的表达。 结论: 1淡豆豉异黄酮(1~1000μg/L)可显著促进成骨细胞的增殖、分化以及骨基质形成,其中1000μg/L作用最显著,且该效应可被雌激素受体拮抗剂ICI182780所拮抗,提示SSPI可能通过雌激素受体途径调控成骨细胞的增殖和分化。 2淡豆豉异黄酮可上调成骨细胞中ERβ mRNA和ERβ蛋白的表达水平,但对ERα无明显作用,推测ERβ是成骨细胞表达的主要ER亚型,在成骨细胞中SSPI可能通过ERβ途径发挥雌激素样作用防治骨质疏松。 3淡豆豉异黄酮对成骨细胞增殖、分化与骨基质形成的促进作用以及上调成骨细胞ER表达等方面均优于大豆异黄酮,显示淡豆豉可能比大豆具有更强的抗骨质疏松活性。