骨碎补抑制骨髓腔内脂肪异常积累引起的脂毒性介导的成骨细胞焦亡及其机制

目的探讨骨碎补(rhizoma drynariae,Rhd)对骨髓腔内脂肪异常积累引起的脂毒性介导成骨细胞焦亡的影响及其机制。方法体内构建卵巢摘除(ovariectomy,OVX)骨质疏松小鼠模型,用Rhd进行灌胃,给药8周后称重,取股骨组织和血清。HE染色观察髓腔内脂肪堆积状态。体外构建成脂-成骨细胞共培养系统,茜素红S(alizarin red S,ARS)染色观察钙化结节的数量,碱性磷酸酶(alkaline phosphatease,ALP)染色检测碱性磷酸酶活性水平,乳酸脱氢酶(lactate dehydrogenase,LDH)检测和Hoechst33342/PI染色检测共培养下成骨细胞(osteoblasts,OBs)焦亡水平,酶联免疫吸附试验(enzyme linked immunosorbent assay,ELISA)检测细胞培养上清液中白细胞介素-1β(interleukin-1β,IL-1β)和白细胞介素-18(interleukin-18,IL-18)的释放量,Western blot检测成骨能力相关蛋白Runt相关转录因子2(runt-related transcription factor 2,RUNX2)、骨形态发生蛋白2(bone morphogenetic protein,BMP2)和1型胶原蛋白(collagen-1,COL-1)。选择NLRP3特异性抑制剂MCC950作为阳性对照检测焦亡相关蛋白NOD样受体热蛋白结构域相关蛋白3(NOD-like receptor thermal protein domain associated protein 3,NLRP3)、半胱天冬酶-1(cysteinyl aspartate specific proteinase-1,CASP-1)、效应蛋白消皮素D(gasdermin D,GSDMD)、IL-1β和IL-18的表达。结果OVX小鼠髓腔内发生骨质流失伴大量脂肪堆积,Rhd灌胃可以有效缓解这一趋势。在成脂-成骨共培养系统中,共培养环境抑制了OBs活性和OBs中ALP活性及矿化结节,抑制了RUNX2、BMP2、COL-1蛋白表达,并且诱导焦亡发生,提高了LDH释放量和PI染色细胞阳性率,以及上调NLRP3、CASP-1、GSDMD、IL-1β和IL-18蛋白表达水平。而这一趋势在Rhd干预后得到逆转。结论大量脂肪堆积引起的脂毒性可以抑制OBs活性并通过激活NLRP3炎症小体诱导OBs焦亡,而Rhd可能通过抑制NLRP3炎症小体的激活以抑制OBs焦亡和炎性反应,从而起到抗骨质疏松的作用。

中药单体促髓核细胞自噬缓解椎间盘退变的研究进展

椎间盘退变是临床常见疾病,髓核与髓核细胞是椎间盘中主要的病变组织与细胞类型。髓核细胞受病理因素影响而加速衰老或出现代谢障碍时,髓核稳态被破坏,这导致了椎间盘退变的发生发展。自噬是细胞在病理环境下降解受损细胞器与异常蛋白质以维持正常生理功能的途径之一,能促进细胞自我调节以抵御致病因素影响。椎间盘退变时,髓核细胞处于应力失衡与代谢障碍的异常环境中,促进髓核细胞自噬可清除有害代谢产物累积、延缓细胞老化,这有助于维持髓核与椎间盘的健康生理状态。随着中医药治疗椎间盘退变疾病相关研究的不断深入,大量提取自传统中草药的单体成分被发现可以促进髓核细胞自噬以缓解椎间盘退变。根据最新的研究进展,讨论了髓核细胞的自噬与椎间盘退变的关联,共获取了14种在促进髓核细胞自噬以缓解椎间盘退变领域展现出潜力的中药单体,并将其作用机制归纳为以下4种:促自噬抑制髓核细胞凋亡、促自噬拮抗髓核细胞氧化应激、促自噬抑制髓核细胞外基质降解和促自噬促进髓核细胞外基质大分子合成,以期为中药单体调节髓核细胞自噬从而缓解椎间盘退变的研究提供新的思路与参考。

基于p38 MAPK信号通路探讨山柰酚对椎间盘退变的作用机制

探讨山柰酚(kaempferol,KAE)通过p38丝裂原活化蛋白激酶(p38 mitogen-activated protein kinase,p38 MAPK)信号通路对椎间盘退变(intervertebral disc degeneration,IDD)的作用机制。将大鼠随机均分为空白组、模型组、KAE低剂量组、KAE中剂量组和KAE高剂量组,针刺尾椎椎间盘造模,术后4周开始灌胃给药,连续给药8周后行磁共振成像检查并取材;体外构建肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-alpha,TNF-α)诱导的髓核细胞(nucleus pulposus cells,NPCs)炎症模型,使用anisomycin激动p38 MAPK信号通路。将NPCs分为空白组、模型组、KAE组、激动剂组、KAE+激动剂组,NPCs按照分组分别处理1 d后,CCK-8试剂检测细胞增殖活性,蛋白免疫印迹法检测细胞相关蛋白表达水平,实时荧光定量聚合酶链式反应实验检测细胞相关mRNA表达,TUNEL染色检测骨细胞凋亡情况,免疫荧光染色检测Ⅱ型胶原、基质金属蛋白酶3(matrix metalloproteinase 3,MMP3)。体内实验结果显示,治疗组大鼠IDD程度较于模型组有明显改善,其中KAE中剂量组治疗效果明显优于KAE低、高剂量组。体外实验结果显示,KAE治疗可以显著提高NPCs增殖活性,下调NPCs中Bcl-2相关X蛋白、白细胞介素-6、白细胞介素-17A、MMP3、血小板反应蛋白基序解聚蛋白聚糖酶5蛋白表达水平并抑制p38 MAPK信号通路相关蛋白磷酸化水平;anisomycin激动p38 MAPK信号通路后,KAE治疗作用下降。综上研究表明,KAE能改善退变的NPCs细胞增殖活性,降低炎症水平,延缓大鼠IDD进展,其机制与调控p38 MAPK信号通路有关。