KEAP1-NRF2/HO-1通路介导LED红光促高糖诱导下人牙周膜干细胞成骨分化及减轻氧化损伤

目的探讨Kelch样ECH相关蛋白1-核因子E2相关因子2/血红素加氧酶-1(Kelch-like ECH associated protein 1-nuclear factor erythroid 2-related factor 2/heme oxygenase-1,KEAP1-NRF2/HO-1)通路介导发光二极管(light-emitting diode,LED)红光对高糖诱导下人牙周膜干细胞(human periodontal ligament stem cells,hPDLSCs)成骨分化和氧化损伤的影响,为LED红光在细胞抗氧化损伤中的应用提供依据。方法流式细胞术、碱性磷酸酶(alkaline phosphatase,ALP)染色和茜素红染色鉴定hPDLSCs;高糖预处理hPDLSCs 48 h,用1、3、5 J/cm^(2)LED红光照射细胞,CCK-8实验选择促细胞增殖率高的辐射曝光量进行后续实验。将hPDLSCs分为对照组、高糖组、高糖+光照组;ALP染色、ALP活性检测、茜素红染色和半定量分析检测成骨分化能力,qRT-PCR和Western blot检测细胞成骨相关基因ALP、Runt相关转录因子2(runt-related transcription factor 2,RUNX2)、成骨细胞特异性转录因子(osterix,OSX)基因和蛋白表达;qRT-PCR检测相关抗氧化酶基因超氧化物歧化酶2(superoxide dismutase 2,SOD2)、过氧化氢酶(catalase,CAT)表达;荧光显微镜观察和流式细胞术测定细胞内活性氧簇(reactive oxygen species,ROS)水平;ELISA检测细胞上清液中肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)、白细胞介素-1β(interleukin-1β,IL-1β)水平。以NRF2特异性抑制剂ML385抑制NRF2通路,ALP染色、ALP活性检测细胞早期成骨分化能力,q RT-PCR检测早期成骨分化标志物ALP、RUNX2、OSX基因表达,Western blot检测细胞KEAP1、NRF2、HO-1蛋白表达水平。结果选择促高糖诱导下hPDLSCs增殖率最高的5 J/cm^(2)辐射曝光量进行后续实验(P<0.05)。5 J/cm^(2)LED红光促进高糖诱导下hPDLSCs的成骨分化(P<0.05),上调ALP、RUNX2、OSX的基因与蛋白表达(P<0.05),上调SOD2、CAT基因表达(P<0.05),降低细胞ROS水平(P<0.05),减少细胞上清液中TNF-α、IL-1β水平(P<0.05)。ML385抑制NRF2通路,细胞ALP活性降低(P<0.05),ALP、RUNX2、OSX基因表达下降(P<0.05),KEAP1蛋白表达上升(P<0.05),NRF2、HO-1蛋白表达下降(P<0.05)。结论LED红光可能通过KEAP1-NRF2/HO-1通路促进高糖诱导下hPDLSCs增殖和成骨分化,减轻氧化损伤。

骨质疏松症大鼠脂肪干细胞成骨能力及Mettl14和Notch1表达的探究

目的比较骨质疏松症脂肪干细胞(osteoporosis adipose-derived stem cells,OP-ASCs)和正常脂肪干细胞(control adipose-derived stem cells,Ctrl-ASCs)成骨能力的差异,并探究RNA甲基化转移酶14(methyltransferase-like 14,Mettl14)以及Notch信号分子1(Notch signaling molecule 1,Notch1)的表达水平。方法去势法(OVX)构建骨质疏松症SD大鼠动物模型(OP组),同时设立对照组(Ctrl组)。Micro-CT、HE和Masson染色鉴定骨质疏松症模型是否构建成功。贴壁法分离培养出OP-ASCs和Ctrl-ASCs。茜素红、阿利辛蓝和油红O染色检测OP-ASCs和Ctrl-ASCs三向分化能力,流式细胞术检测OP-ASCs和Ctrl-ASCs表面抗原CD29、CD44、CD90、CD31、CD34、CD45鉴定脂肪干细胞(adipose-derived stem cells,ASCs)。茜素红染色及Runt相关转录因子2(Runt-related transcription factor 2,Runx2)mRNA和蛋白的表达比较OPASCs和Ctrl-ASCs成骨能力的差异。实时荧光定量PCR、Western blot探究OP-ASCs和Ctrl-ASCs的Mettl14、Notch1在mRNA和蛋白水平上的表达差异。结果Micro-CT、HE和Masson染色显示OP组胫骨较Ctrl组骨小梁数量减少,间距增大,证明OP组建模成功。三向分化及流式细胞检测结果证明成功分离培养ASCs。成骨诱导后,茜素红染色显示OP-ASCs矿化结节较Ctrl-ASCs数量少、分布散在;OP-ASCs中Runx2表达较Ctrl-ASCs低(P<0.05)。OP-ASCs的Mettl14以及Notch1表达较Ctrl-ASCs低(P<0.05)。结论OP-ASCs成骨能力较Ctrl-ASCs低,OP-ASCs的Mettl14表达降低,Notch信号通路受到抑制。为进一步研究OP-ASCs成骨分化过程中Mettl14和Notch1的具体作用机制奠定了基础。