全反式维甲酸逆转地塞米松抑制成骨分化的机制

目的研究全反式维甲酸(all-trans retinoic acid,ATRA)对地塞米松(dexamethasone,Dex)抑制骨形态发生蛋白9 (bone morphogenetic protein-9,BMP9)诱导间充质干细胞(mesenchymal stem cells,MSCs)骨向分化的影响,以及相关的分子机制。方法使用不同浓度的Dex和ATRA分别与BMP9联用,通过蛋白印迹(Western blot)、碱性磷酸酶(alkaline phosphatase,ALP)染色等方法分析Dex和ATRA各自对BMP9诱导的ALP活性、成骨指标RUNX2和骨桥蛋白(osteopontin,OPN)的影响,并在此基础上选择合适的Dex和ATRA浓度联用,检测硬骨抑素(sclerostin,SOST)的表达。用SOST过表达腺病毒进一步分析ATRA与Dex对BMP9的相互作用是否与PI3K/AKT/GSK3β/β-catenin通路有关。结果在C3H10T1/2间充质干细胞中,随着Dex浓度增加,BMP9诱导的ALP活性和成骨指标RUNX2、OPN蛋白表达下降(P<0.01)。相反,当ATRA与BMP9联用时,以上成骨指标在一定范围内随ATRA浓度增加而升高。ATRA、Dex和BMP9联用时,被Dex降低的成骨指标升高(P<0.01)。SOST蛋白表达随Dex浓度升高而升高,随ATRA浓度升高而降低(P<0.05)。Dex、BMP9和SOST联用时,GSK-3β磷酸化水平和β-catenin表达水平相比Dex和BMP9联用降低(P<0.01)。ATRA、BMP9和SOST联用时,AKT、GSK-3β磷酸化水平和β-catenin蛋白水平相比ATRA和BMP9联用降低。结论 ATRA逆转Dex对成骨分化的抑制作用,这种作用机制是通过抑制SOST表达,正向调控Wnt/β-catenin通路而实现;同时ATRA也可能通过正向调控PI3K/AKT/GSK-3β/β-catenin促进成骨分化。