外源性H2S对糖皮质激素性骨质疏松的作用及机制研究

来源 :中国人民解放军海军军医大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:O70607227
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背景:糖皮质激素性骨质疏松症的发病率较高,仅次于绝经后骨质疏松。有研究发现,此类骨质疏松患者血清H2S浓度低于正常水平。另有报道指出内源性H2S的缺乏可导致骨质疏松、加重骨折风险。由此猜想外源性H2S可对骨质疏松产生积极作用。然而外源性H2S是否可以逆转糖皮质激素诱导的骨质疏松以及可能的作用机制尚不清晰。本研究拟探索外源性H2S对糖皮质激素诱导的骨质疏松的作用及机制。目的:1、明确外源性H2S对糖皮质激素诱导的大鼠骨质疏松模型是否具有保护作用2、明确外源性H2S对糖皮质激素诱导的成骨细胞损伤是否具有保护作用3、探索外源性H2S是否通过Wnt/β-catenin通路发挥对成骨细胞的保护作用方法:1、建立糖皮质激素诱导的骨质疏松大鼠模型。设置2组,Control组及Dex组(地塞米松组),Dex组于SD大鼠腹腔内注射Dex造模4周,然后取两组大鼠股骨,使用HE染色判断骨组织形态,micro-CT检测骨组织密度;CT三维重建观察骨小梁厚度、分离度,分析骨小梁面积百分数(%Tb.A)、骨小梁体积(%BV/TV)、骨小梁数量(Tb.N)、骨小梁分离度(Tb.Sp)和骨小梁厚度(Tb.Th),评估造模是否成功。ELISA法测定大鼠血清游离H2S水平,q RT-PCR法检测CBS和CSE的m RNA表达水平。2、评价GYY4137(一种H2S缓释剂)对骨质疏松大鼠模型的影响。将大鼠分为4组:Control组,Dex组,Dex+GYY4137组,GYY4137组。在GYY4137作用后,同上述方法检测骨质疏松指标。3、验证Dex对成骨细胞的作用。从SD大鼠提取原代成骨细胞后培养得成骨细胞,使用3种浓度(0μM,0.1μM和1μM)Dex将成骨细胞培养48小时后,使用CCK-8、MTT、Ed U法检测细胞增殖能力,Hochest 33342染色和Annexin–FITC/PI双染色法检测成骨细胞凋亡水平,Western Blot检测凋亡蛋白BCL2和Bax的表达水平。4、评价GYY4137对Dex作用下成骨细胞的影响。将成骨细胞分为4组(对照组,Dex组,Dex+GYY4137组和GYY4137组),MTT和Ed U法检测GYY4137处理后成骨细胞增殖活力,Hochest 33342染色和Annexin-FITC/PI双染色法检测凋亡情况,Western Blot检测凋亡蛋白BCL2和BAX表达水平。ALP染色检测成骨能力。5、评价GYY4137对Dex作用下Wnt/β-catenin通路的影响。将成骨细胞分为4组(对照组,Dex组,Dex+GYY4137组和GYY4137组),细胞免疫荧光检测GYY4137处理后成骨细胞中Wnt/β-catenin通路中磷酸化酶GSK-3β蛋白表达水平。q RT-PCR检测Wnt/β-catenin通路激活标志物Ahr、Axin2、Nkd2、GFb3、Wisp1 m RNA表达水平。结果:1、Dex处理大鼠4周后,成功建立糖皮质激素诱导的骨质疏松模型:同对照组相比,Dex组大鼠的骨密度显著下降,骨小梁厚度降低、分离度增加、数量下降、体积下降,变化显著(P<0.01);大鼠血清游离H2S显著下降(P<0.01)。2、使用GYY4137干预后,单独GYY4137处理组与对照组相比,骨密度无显著差异,而Dex+GYY4137组较Dex组骨密度更高,骨小梁厚度更高、分离度更低、数量增加、体积上升(P<0.05),大鼠血清游离H2S上升(P<0.05)。3、大鼠成骨细胞经Dex处理后,MTT和Ed U法结果显示Dex组成骨细胞增殖活性显著下降(P<0.01)。ARS染色法显示Dex组骨内钙盐沉积减少,成骨细胞内CBS和CSE蛋白表达降低,对Dex的剂量具有依赖性。4、Dex组成骨细胞凋亡水平增高。Dex+GYY4137组成骨细胞的凋亡水平较Dex组下降(P<0.05)。Dex组Caspase-3活性较对照组明显升高(P<0.01),Dex+GYY4137组Caspase-3活性较Dex组下调(P<0.05)。Dex导致成骨细胞BCL2蛋白表达下调,BAX蛋白表达上调,BCL2/BAX比值下降。Dex+GYY4137组成骨细胞BCL2/BAX比值较Dex组出现上调,表明GYY4137可对抗Dex对成骨细胞的损伤作用。5、Dex组成骨细胞内Wnt/β-catenin通路激活标志物Ahr、Axin2、Nkd2、GFb3、Wisp1 m RNA水平较对照组均明显降低(P<0.01)。同Dex组相比,Dex+GYY4137组成骨细胞中Ahr、Axin2、Nkd2、GFb3、Wisp1 m RNA表达水平上升(P<0.05)。Dex+GYY4137组GSK-3β荧光强度较Dex组降低(P<0.05)。Dex+GYY4137组Wnt3a、Wnt6和β-catenin表达水平较对照组无显著变化,但较Dex组出现上调(P<0.05)。结论:外源性H2S对糖皮质激素诱导的骨质疏松大鼠模型和成骨细胞都具有保护作用,可能通过激活成骨细胞内Wnt/β-catenin通路,促进成骨细胞增殖和分化,抑制成骨细胞凋亡,拮抗地塞米松对成骨细胞的损伤而发挥保护作用。
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