Toll样受体对成骨及破骨细胞功能的调节

背景:Toll样受体是一类重要的模式识别受体,通过识别特定的分子模式在病原体免疫、细胞因子合成等方面具有重要功能。既往的研究发现,不同种类的骨组织细胞同样表达Toll样受体。激活或抑制Toll样受体可通过多种途径对成骨与破骨细胞功能造成显著影响。目的:总结Toll样受体在成骨及破骨细胞中的表达及作用途径,以进一步阐明生理及病理状态下Toll样受体参与调控的生物学机制。方法:检索截至2022年12月的PubMed、中国知网等文献数据库中的相关文献,中文检索词为“Toll样受体,成骨细胞,破骨细胞,间充质干细胞,巨噬细胞,细胞因子,信号通路”,英文检索词为“toll-like receptor,osteoblast,osteoclast,mesenchymal stem cells,macrophage,cytokine,signaling pathway”,并根据研究需要确立相应的标准,对最终所得文献进行筛选。结果与结论:①Toll样受体可通过激活相关信号通路直接调节成骨、破骨细胞分化;②Toll样受体的激活诱导细胞因子的产生,发挥调节效应;③Toll样受体的激活能够对成骨、破骨细胞的生存及迁移能力产生影响;④在某些疾病及病理环境中,成骨及破骨细胞中的Toll样受体被激活,参与细胞间的相互作用。

中医药通过作用破骨细胞调控治疗绝经后骨质疏松研究进展

绝经后骨质疏松(PMOP)是绝经后女性由于破骨细胞的骨吸收和成骨细胞的骨形成失衡而引起的常见骨性疾病,其临床表现主要以活动受限,浑身疼痛甚至骨脆性增加易骨折为主。临床上我们常选用西医治疗为首选方法,但随着大家对中医的了解加深,中医在治疗绝经后骨质疏松上的优势逐渐被发现。现重点对近几年研究的中药及其复方作用破骨细胞来防治绝经后骨质疏松的机制加以归纳总结,为临床防治绝经后骨质疏松症提供新思路与方法,并为后续中医药在绝经后骨质疏松上有更好的运用提出展望。

龟鹿二仙胶诱导破骨细胞凋亡的机制研究

目的 探讨不同浓度龟鹿二仙胶对破骨细胞凋亡影响及相关机制。方法 RAW 264.7细胞培养传代,用M-CSF+RANKL诱导小鼠单核细胞RAW 264.7细胞株分化成破骨细胞,获得破骨细胞;CCK8法、TUNEL染色、流式细胞法检测不同浓度的龟鹿二仙胶对破骨细胞凋亡的影响;Real-time PCR法、Western blot法检测破骨细胞凋亡相关分子Bcl-2、Bax、Cytochrome C的表达;经龟鹿二仙胶及PI3K/AKT通路抑制剂LY294002干预后,通过流式细胞法、Western blot法检测破骨细胞凋亡率及凋亡相关蛋白AKT的变化。结果 不同浓度的龟鹿二仙胶(GLEXJ高、中、低)均能抑制破骨细胞的增殖活性,提高破骨细胞的凋亡率,提高凋亡相关分子Bax/Bcl-2的比值以及Cytochrome C的表达,其中,以中浓度GLEXJ作用72 h后影响最显著;经中浓度龟鹿二仙胶,以及PI3K/AKT通路抑制剂LY294002的干预,明显抑制了PI3K/AKT通路相关蛋白AKT蛋白的磷酸化,破骨细胞总凋亡率显著上升。结论 龟鹿二仙胶通过抑制PI3K/AKT通路活化作用而促进破骨细胞凋亡。

全氟辛酸对成骨细胞骨形成和破骨细胞骨吸收作用研究

考察全氟辛酸(PFOA)对成骨细胞骨形成和破骨细胞骨吸收的作用和机制,为探索PFOA暴露引起骨丢失提供科学依据。采用原代新生大鼠颅盖骨分离成骨细胞,考察1,10和100μmol/L PFOA对成骨细胞增殖,碱性磷酸酶(ALP)活性和骨结节形成的影响;采用巨噬细胞集落刺激因子(M-CSF)及核因子κB受体激活因子配体(RANKL)诱导大鼠骨髓单核细胞分化破骨细胞模型,考察1,10和100μmol/L PFOA对破骨细胞活力,抗酒石酸酸性磷酸酶(TRAP)活性和骨吸收陷窝形成指标的影响;采用Western blot考察成骨细胞护骨素(OPG)和RANKL蛋白表达。PFOA在1和10μmol/L时促进成骨细胞活力,但对ALP活性和骨结节形成无影响。100μmol/L PFOA可显著抑制细胞增殖,ALP活性和骨结节形成,同时抑制OPG/RANKL蛋白表达的比例。PFOA对破骨细胞活力无影响,10和100μmol/L PFOA可显著抑制促进TRAP活性和骨吸收陷窝形成面积。PFOA抑制成骨细胞骨形成作用可能通过下调Wnt通路,通过抑制OPG/RANKL/RANK通路,促进破骨细胞骨吸收作用。

miR-155/瘦素受体/AMPK轴在结核菌素诱导破骨细胞形成中的作用及机制

背景:破骨细胞异常活化在脊柱结核骨质破坏中起重要作用。在骨质疏松发病过程中,敲低miR-155通过增加瘦素受体的表达来激活磷酸腺苷依赖的蛋白激酶(AMP-dependent protein kinase,AMPK),进而抑制破骨细胞分化及骨吸收。但miR-155/瘦素受体/AMPK轴在脊柱结核骨质破坏中的作用尚不清楚。目的:研究miR-155/瘦素受体/AMPK轴在结核菌素诱导破骨细胞形成中的作用及机制。方法:培养单核巨噬细胞RAW264.7细胞,用不同浓度(1.0,2.5,5.0,10.0 IU/mL)结核菌素处理,转染阴性对照序列或miR-155抑制物、阴性对照siRNA序列或瘦素受体siRNA序列。采用抗酒石酸酸性磷酸酶染色检测破骨细胞数量,荧光定量PCR检测miR-155 mRNA表达,Western blot检测瘦素受体、p-AMPK蛋白表达,双荧光素酶报告基因验证miR-155靶向瘦素受体。结果与结论:①与对照组比较,2.5,5.0,10.0 IU/mL结核菌素组破骨细胞数量、miR-155 mRNA表达水平明显增加,瘦素受体、p-AMPK蛋白表达水平明显降低(P<0.05);②与阴性对照+5.0 IU/mL结核菌素组比较,miR-155抑制物+5.0 IU/mL结核菌素组破骨细胞数量、miR-155 mRNA表达水平明显降低,瘦素受体、p-AMPK蛋白表达水平明显增加(P<0.05);③与阴性对照组比较,miR-155抑制物组瘦素受体野生型双荧光素酶报告基因的荧光活力增加,miR-155模拟物组瘦素受体野生型双荧光素酶报告基因的荧光活力降低(P<0.05);④与阴性对照siRNA+miR-155抑制物+5.0 IU/mL结核菌素组比较,瘦素受体siRNA+miR-155抑制物+5.0 IU/mL结核菌素组miR-155 mRNA表达水平无明显变化(P>0.05),破骨细胞数量明显增加,瘦素受体、p-AMPK蛋白表达水平明显降低(P<0.05);⑤结果表明,结核菌素通过增加miR-155表达抑制下游瘦素受体表达及AMPK激活,进而诱导破骨细胞形成。

PTHrP促进RANKL诱导巨噬细胞分化为破骨细胞参与中耳胆脂瘤骨破坏

目的:骨质进行性吸收破坏是中耳胆脂瘤最重要的临床特征之一,可导致一系列颅内外并发症,而目前中耳胆脂瘤骨破坏的机制尚未明确。本研究旨在探究甲状旁腺激素相关蛋白(parathyroid hormone-related protein,PTHrP)参与中耳胆脂瘤骨破坏的机制。方法:收集后天性中耳胆脂瘤患者的25例胆脂瘤标本和13例外耳道正常皮肤组织标本。采用免疫组织化学染色方法检测PTHrP、核因子κB受体活化因子配体(receptor activator for nuclear factor-kappa B ligand,RANKL)和骨保护素(osteoprotegerin,OPG)在中耳胆脂瘤和外耳道正常皮肤组织中的表达,抗酒石酸酸性磷酸酶(tartrate-resistant acid phosphatase,TRAP)染色法检测中耳胆脂瘤和外耳道正常皮肤组织中是否存在TRAP阳性多核巨噬细胞。选取小鼠单核巨噬细胞RAW264.7细胞进行干预,分为RANKL干预组和PTHrP+RANKL共同干预组,采用TRAP染色法检测2组破骨细胞的生成情况,实时聚合酶链反应(real-time polymerase chain reaction,real-time PCR)检测干预后2组破骨细胞相关基因TRAP、组织蛋白酶K(cathepsin K,CTSK)和活化T细胞核因子1(nuclear factor of activated T cell cytoplasmic 1,NFATc1)的mRNA表达水平,骨吸收陷窝实验检测2组破骨细胞的骨吸收功能。结果:免疫组织化学染色结果显示,PTHrP和RANKL在中耳胆脂瘤组织中的表达均显著增高,OPG表达降低(均P<0.05),且PTHrP的表达与RANKL、RANKL/OPG比值均呈显著正相关,与OPG表达呈显著负相关(分别r=0.385、r=0.417、r=-0.316,均P<0.05)。同时,PTHrP、RANKL的表达水平与中耳胆脂瘤的骨破坏程度均呈显著正相关(分别r=0.413、r=0.505,均P<0.05)。TRAP染色结果显示中耳胆脂瘤上皮周围基质中有大量TRAP阳性细胞,并存在细胞核数量为3个或3个以上的TRAP阳性破骨细胞。RANKL或PTHrP+RANKL联合干预5 d后,与RANKL干预组相比,PTHrP+RANKL联合干预组的破骨细胞数量显著增加(P<0.05),且破骨细胞相关基因TRAP、CTSK和NFATc1的mRNA表达水平均升高(均P<0.05)。骨吸收陷窝扫描电镜结果显示RANKL干预组、PTHrP+RANKL联合干预组的骨片表面均形成骨吸收陷窝;与RANKL干预组相比,PTHrP+RANKL联合干预组的骨片表面骨吸收陷窝数量显著增加(P<0.05),面积也更大。结论:PTHrP可能通过促进RANKL诱导胆脂瘤组织周围基质中的巨噬细胞分化为破骨细胞,参与中耳胆脂瘤骨破坏。

基于糖尿病骨质疏松细胞模型探究ELAVL1对破骨细胞铁死亡的调控作用

目的探究胚胎致死性异常视觉样蛋白1(ELAVL1)是否通过破骨细胞死亡调控糖尿病骨质疏松症(DOP)。方法选取2021年1月—2023年2月长沙市中心医院就诊的50例DOP患者和50例糖尿病但不伴随骨质疏松的患者作为研究对象,分别作为DOP组和对照组。比较两组患者血清ELAVL1、GPX4、Nrf2、ACSL4水平差异,分析ELAVL1与铁死亡相关基因(GPX4、Nrf2、ACSL4)的相关性。采用50 ng/mL RANKL孵育小鼠骨髓源性巨噬细胞RAW264.7以诱导破骨分化。对DOP组进行亚分组,以患者血清ELAVL1含量的平均值(14.94 ng/mL)为标准,分为ELAVL1低表达组(血清ELAVL1<14.94 ng/mL,28例)及ELAVL1高表达组(血清ELAVL1>14.94 ng/mL,22例)。将破骨细胞分为对照组、高糖组、高糖+sh-NC组、高糖+sh-ELAVL1组,比较各组ELAVL1、GPX4、核因子红细胞系2相关因子2(Nrf2)、酰基辅酶A合成酶长链家族成员4(ACSL4)、活性氧、丙二醛(MDA)、谷胱甘肽(GSH)、总铁含量、铁离子(Fe^(2+))表达量、线粒体膜电位。结果ELAVL1高表达组与ELAVL1低表达组性别构成、年龄、糖尿病病程、BMI比较,差异均无统计学意义(P>0.05)。ELAVL1高表达组T-score值低于ELAVL1低表达组(P<0.05),血清β-CTX、血清PINP高于ELAVL1低表达组(P<0.05)。DOP组血清GPX4、Nrf2比对照组低(P<0.05),ACSL4比对照组高(P<0.05)。经Pearson相关性分析结果表明,DOP患者血清ELAVL1表达与ACSL4呈正相关(r=0.689,P<0.05),与GPX4、Nrf2呈负相关(r=-0.312和-0.447,均P<0.05),血清ELAVL1与ACSL4呈正相关(r=0.689,P<0.05),血清ELAVL1与GPX4呈负相关(r=-0.559,P<0.05),血清ELAVL1与Nrf2呈负相关(r=-0.669,P<0.05)。高糖组GPX4、Nrf2 mRNA较对照组降低(P<0.05),ELAVL1、ACSL3 mRNA较对照组升高(P<0.05),高糖+sh-ELAVL1组GPX4、Nrf2 mRNA较高糖+sh-NC组升高(P<0.05),ELAVL1、ACSL3 mRNA较高糖+sh-NC组降低(P<0.05)。高糖组GPX4、Nrf2蛋白较对照组降低,ELAVL1、ACSL4蛋白较对照组升高(P<0.05),高糖+sh-ELAVL1组GPX4、Nrf2蛋白较高糖+sh-NC组升高(P<0.05),ELAVL1、ACSL4蛋白较高糖+sh-NC组降低(P<0.05)。高糖组总铁含量及Fe2+表达量较对照组升高(P<0.05),高糖+sh-ELAVL1组较高糖+shNC组降低(P<0.05)。高糖组MDA较对照组高(P<0.05),GSH较对照组低(P<0.05),高糖+sh-ELAVL1组MDA较高糖+sh-NC组低,GSH较高糖+sh-NC组高(P<0.05)。结论高糖条件诱导破骨细胞铁死亡,ELAVL1与DOP铁死亡有关,敲低ELAVL1可抑制高糖诱导的破骨细胞铁死亡。

利格列汀调控巨噬细胞极化和破骨细胞形成缓解磨损颗粒诱导的骨质溶解

背景:研究发现,在利格列汀的干预下,巨噬细胞更多的由M1转向M2极化,降低了相关炎性因子的释放,缓解了局部炎症。目的:探讨利格列汀对巨噬细胞极化、破骨细胞活化及磨损颗粒诱导炎性骨溶解的影响。方法:(1)细胞实验:①巨噬细胞极化:将RAW264.7细胞分4组培养,对照组细胞加入高糖培养基;M1诱导组加入M1诱导培养基(含脂多糖100 ng/mL和干扰素γ20 ng/mL的高糖培养基)模拟炎症环境;利格列汀低、高剂量组分别加入50,200 nmol/L利格列汀处理4 h后加入M1诱导培养基。巨噬细胞极化诱导24 h后,分别进行巨噬细胞极化免疫荧光染色和RT-PCR检测。②破骨细胞活化:将RAW264.7细胞分为4组培养,对照组使用高糖培养基培养,破骨细胞诱导组、利格列汀低剂量组及高剂量组进行破骨细胞诱导,待微小破骨细胞成形后,用利格列汀(50,200 nmol/L)分别干预细胞3 d,进行细胞抗酒石酸酸性磷酸酶染色和RT-PCR检测。(2)动物实验:将24只雄性C57BL/6J小鼠随机分为4组,即假手术组、模型组、利格列汀低剂量组及高剂量组,后3组通过将钛颗粒悬浊液注射至颅骨表面建立颅骨骨溶解模型,从造模后第2天开始,利格列汀低、高剂量组分别灌胃利格列汀(2,10 mg/kg),每天1次,造模3周后,检测血清巨噬细胞极化标志蛋白及炎性因子水平,收集颅骨进行micro-CT扫描、骨参数分析及苏木精-伊红染色评估骨溶解及形态学变化。结果与结论:①细胞实验:与M1诱导组比较,利格列汀低、高剂量组可显著抑制巨噬细胞的M1极化、促进M2极化(P<0.01),且以高剂量组效果更显著(P<0.01)。与破骨诱导组比较,利格列汀低、高剂量组可抑制破骨细胞的活化及骨质吸收,且以高剂量组抑制更显著。与对照组比较,M1诱导组炎性因子mRNA表达升高(P<0.01),而与M1诱导组相比较,利格列汀低、高剂量组炎性因子mRNA表达显著降低(P<0.01)。与对照组比较,破骨诱导组破骨功能标志物的mRNA表达升高(P<0.01);与破骨诱导组比较,利格列汀低、高剂量组破骨功能标志物的mRNA表达降低(P<0.01),且以高剂量组降低更明显。②动物实验:钛颗粒植入导致小鼠颅骨骨溶解破坏,利格列汀可抑制钛颗粒诱导的骨溶解,其中以高剂量组抑制作用更显著。结果表明利格列汀具有调节巨噬细胞极化、抑制破骨细胞活化及对骨骼系统的保护作用。

接骨壮骨方加减辅助经皮穿刺椎体成形术治疗骨质疏松性椎体压缩性骨折对术后腰椎功能、康复进程及成骨与破骨细胞活性调节效应的影响

目的观察接骨壮骨方加减辅助经皮穿刺椎体成形术治疗骨质疏松性椎体压缩性骨折(OVCF)对术后腰椎功能、康复进程及成骨与破骨细胞活性调节效应的影响。方法将70例OVCF患者按照随机数字表法分为2组,对照组35例予经皮穿刺椎体成形术治疗,术后予常规西药治疗,治疗组35例在对照组基础上予接骨壮骨方加减治疗。比较2组治疗前后疼痛视觉模拟评分(VAS)、Oswestry功能障碍指数(ODI)、解剖影像学指标(椎体前缘高度、椎体中线高度、伤椎Cobb角)、康复进程(住院时间、术后下床活动时间、骨折愈合时间、恢复正常活动时间)、成骨与破骨细胞活性[骨钙素、骨特异性碱性磷酸酶(BALP)、Ⅰ型前胶原氨基末端肽(PⅠNP)、抗酒石酸酸性磷酸酶(TRACP)、尿羟脯氨酸/尿肌酐(OHP/Cr)、骨密度],统计2组疗效及安全性。结果治疗组总有效率97.14%(34/35),对照组总有效率77.14%(27/35),治疗组临床疗效优于对照组(P<0.05)。2组治疗后疼痛VAS、ODI评分均较本组治疗前降低(P<0.05),且治疗组治疗后均低于对照组(P<0.05)。治疗组住院时间、术后下床活动时间与对照组比较差异无统计学意义(P>0.05);治疗组骨折愈合时间、恢复正常活动时间均短于对照组(P<0.05)。2组治疗后骨钙素、PⅠNP、骨密度均较治疗前升高(P<0.05),BALP、TRACP、OHP/Cr均降低(P<0.05);治疗组治疗后骨钙素、PⅠNP、骨密度均高于对照组(P<0.05),BALP、TRACP、OHP/Cr均低于对照组(P<0.05)。2组治疗后椎体前缘高度、椎体中线高度均较治疗前升高(P<0.05),伤椎Cobb角均减小(P<0.05);治疗组治疗后椎体前缘高度、椎体中线高度均高于对照组(P<0.05),伤椎Cobb角低于对照组(P<0.05)。2组不良反应发生率比较差异无统计学意义(P>0.05)。结论接骨壮骨方加减辅助经皮穿刺椎体成形术治疗OVCF,能减轻患者疼痛,提高腰椎功能,促进骨形成,抑制骨吸收,提高骨密度,恢复伤椎解剖学结构,增强疗效,安全可靠。

新补骨脂异黄酮对破骨细胞形成及破骨基因表达的作用

目的:探讨新补骨脂异黄酮对破骨细胞形成及破骨相关基因表达的影响。方法:采用CCK-8法检测不同浓度新补骨脂异黄酮对RAW 264.7细胞增殖的影响,并筛选出最佳干预浓度;通过TRAP活性染色和细胞骨架F-actin染色评估新补骨脂异黄酮对破骨细胞形成的影响;通过实时定量PCR技术检测破骨细胞分化相关基因基质金属蛋白酶9、组织蛋白酶K、和原癌基因c-Fos的mRNA表达。结果:在12.5μM及以下的浓度,新补骨脂异黄酮对RAW 264.7细胞无显著毒性;TRAP染色活性染色结果表明,新补骨脂异黄酮可以抑制破骨细胞分化;细胞骨架F-actin染色结果表明,新补骨脂异黄酮减小破骨细胞肌动蛋白纤维环的产生,抑制了破骨分化;新补骨脂异黄酮抑制原癌基因c-Fos(P<0.05),显著抑制基质金属蛋白酶9和组织蛋白酶K(P<0.01)等破骨细胞分化的mRNA的表达。结论:新补骨脂异黄酮能够在体外抑制破骨相关基因的表达,进而抑制破骨细胞的生成。

水甘草碱抑制破骨细胞活化缓解磨损颗粒诱导的炎性骨溶解

背景:水甘草碱因其抗炎生物活性在心肌重塑、急性肾损伤和肺损伤等疾病中表现出良好的治疗作用。假体磨损颗粒常引发无菌性炎症,炎性因子的大量释放进一步导致了假体周围骨质的破坏和骨量丢失,然而目前尚无水甘草碱对假体周围骨溶解确切疗效的基础研究。目的:探讨水甘草碱对破骨细胞活化、炎症因子表达及磨损颗粒诱导炎性骨溶解的影响。方法:①细胞实验:将RAW264.7细胞分4组培养:对照组细胞加入完全培养基;破骨诱导组加入破骨诱导培养基(含50 ng/mL RANKL的完全培养基);水甘草碱低、高剂量组分别加入1,5μmol/L水甘草碱处理4 h后加入破骨诱导培养基。破骨诱导5 d后,分别进行抗酒石酸酸性磷酸酶染色、F-actin染色及RT-PCR检测。②动物实验:采用随机数字表法将20只C57BL/6J小鼠随机分为假手术组、骨溶解组、水甘草碱低及高剂量组,每组5只。骨溶解组、水甘草碱低及高剂量组通过将钛颗粒注射至颅骨表面的方法建立颅骨骨溶解模型,造模后第2天,水甘草碱低、高剂量组分别腹腔注射10,20 mg/kg水甘草碱,每隔1 d注射1次,直至造模2周后,收集小鼠动脉血血清进行炎性因子(白细胞介素1β、白细胞介素6、肿瘤坏死因子α)检测,收集颅骨进行micro-CT扫描和骨参数分析。结果与结论:①细胞实验:抗酒石酸酸性磷酸酶和F-actin染色显示,与破骨诱导组比较,水甘草碱低、高剂量组可抑制破骨细胞的活化及骨吸收,其中以高剂量组抑制更显著。RT-PCR检测结果显示,与对照组比较,破骨诱导组3种炎症因子的mRNA表达升高(P<0.01);与破骨诱导组比较,水甘草碱低及高剂量组3种炎症因子的mRNA表达降低(P<0.01),其中以高剂量组降低更明显。②动物实验:与假手术组比较,骨溶解组3种炎性因子水平升高(P<0.01);与骨溶解组比较,水甘草碱低及高剂量组3种炎性因子水平降低(P<0.05,P<0.01),其中以高剂量组降低更明显。micro-CT扫描结果显示,钛颗粒导致小鼠颅骨骨溶解破坏,水甘草碱可抑制钛颗粒诱导的骨溶解,其中以高剂量组抑制作用更显著。③结果表明:水甘草碱可通过抑制炎症因子释放下调破骨细胞的骨吸收功能来改善钛颗粒诱导的骨溶解、骨破坏。

脱氢胆酸调控OPG/RANK和TRAF3抑制破骨细胞分化

目的探讨脱氢胆酸(dehydrocholic acid,DHCA)对破骨细胞(osteoclasts,OCs)分化及功能的影响。方法采用粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子和核因子κB受体活化因子配体(receptor activator of nuclear factor kappa B(NF-κB)-ligand,RANKL)诱导成熟骨髓来源的巨噬细胞分化为OCs。通过抗酒石酸酸性磷酸酶(tartrate-resistant acid phosphatase,TRAP/ACP5)染色,确定DHCA抑制OCs形成的最佳浓度。qRT-PCR检测OCs分化和功能相关基因TRAP/ACP5、组织蛋白酶K(cathepsin K,CTSK)和基质金属蛋白酶9(matrix metalloproteinase 9,MMP9)的基因表达。Western blot检测OCs中TNF受体相关因子3(TNF receptor-associated factor 3,TRAF3)、NF-κB受体活化因子(receptor activator of NF-κB,RANK)和骨保护素(osteoprotegerin,OPG)的蛋白水平。结果DHCA浓度为200μmol/L是抑制OCs形成的最佳剂量(P<0.01)。DHCA抑制OCs分化和功能相关基因ACP5、CTSK和MMP9的表达(P<0.01)。DHCA通过下调RANK蛋白和增加TRAF3和OPG蛋白的表达来抑制OCs的分化(P<0.01)。结论DHCA通过调控OPG/RANK和TRAF3抑制OCs分化,这可能是一种有效的骨质疏松前体药物。

鼠尾草酸影响线粒体功能抑制破骨细胞分化

背景:鼠尾草酸是在迷迭香中发现的一种生物活性化合物,已被证明可减少炎症和活性氧,但在破骨细胞分化进程中的作用机制尚不明确。目的:探讨鼠尾草酸对破骨细胞活化、活性氧产生及线粒体功能的影响。方法:体外提取培养小鼠来源的原代骨髓源巨噬细胞,使用CCK-8细胞活力实验检测不同浓度(0,10,15,20,25和30μmol/L)鼠尾草酸对骨髓源巨噬细胞的增殖和毒性作用,筛选出安全作用浓度。将骨髓源巨噬细胞按照浓度梯度分组培养,核因子κB受体活化因子配体诱导破骨细胞5-7 d后,分别进行抗酒石酸酸性磷酸酶染色、F-actin染色、H2DCFDA探针和线粒体活性氧、Mito-Tracker荧光检测,观察鼠尾草酸对破骨细胞分化和功能的影响;通过Western Blot及RT-PCR实验检测鼠尾草酸对核因子κB受体活化因子配体诱导的丝裂原激活蛋白激酶信号通路上下游基因和蛋白的影响。结果与结论:①抗酒石酸酸性磷酸酶和F-actin染色显示:鼠尾草酸以浓度依赖性地抑制体外破骨细胞分化及细胞骨架肌动蛋白环形成,其中鼠尾草酸30μmol/L组的抑制作用最显著;与其他干预时期相比,鼠尾草酸在破骨分化的早期(第1-3天)抑制作用最显著;②H2DCFDA探针和线粒体活性氧、Mito-Tracker荧光显示:鼠尾草酸抑制细胞活性氧和线粒体内活性氧的产生,同时减少线粒体膜电位,影响线粒体的功能;③Western Blot及RT-PCR结果显示:鼠尾草酸可抑制与破骨分化相关的NFATc1、CTSK、MMP9、C-fos蛋白的表达,下调与破骨分化相关的NFATc1、Atp6vod2、ACP5、CTSK和C-fos基因的表达;鼠尾草酸还可以增强抗氧化酶蛋白的表达,减少破骨分化过程中活性氧的产生;④鼠尾草酸抑制P38/ERK/JNK蛋白的磷酸化修饰,通过激活MAPK信号通路抑制骨髓源巨噬细胞破骨细胞分化。

尿石素A介导p38/MAPK通路抑制破骨细胞活性

背景:过度活跃的破骨细胞可破坏骨稳态,并在骨质疏松、脆性骨折、骨关节炎等相关性骨骼疾病的病理机制中起重要作用。研究证实,鞣花酸和鞣花单宁有抑制破骨细胞分化的潜能,尿石素A作为其天然代谢产物,具有抗氧化、抗炎、抗增殖及抗癌作用,但其对破骨细胞分化的影响及其潜在的分子机制尚不清楚。目的:探讨尿石素A对核因子κB受体活化因子配体诱导破骨细胞分化的影响及作用机制。方法:体外培养稳定生长的小鼠单核巨噬细胞白血病细胞(RAW264.7),使用细胞毒性MTS实验检测不同浓度尿石素A(0,0.1,0.5,1.5,2.5μmol/L)对RAW264.7细胞的毒性,筛选出安全作用浓度。再使用不同浓度的尿石素A干预核因子κB受体活化因子配体诱导的RAW264.7细胞体外分化过程,进行抗酒石酸酸性磷酸酶染色和肌动蛋白环及细胞核染色,观察尿石素A对破骨细胞形成和功能的影响。最后通过Western Blot及RT-qPCR实验,观察尿石素A干预后丝裂原活化蛋白激酶信号通路中上下游基因和蛋白的表达情况。结果与结论:①尿石素A呈浓度依赖性地抑制体外破骨细胞分化及肌动蛋白环形成,2.5μmol/L的抑制作用最强;②尿石素A可抑制与破骨形成及骨吸收相关的Nfatc1、Ctsk、Mmp9、Atp6v0d2基因的表达及Nfatc1、Ctsk蛋白的合成;③尿石素A可通过抑制p38蛋白的磷酸化,抑制丝裂原活化蛋白激酶信号通路传导,从而抑制破骨细胞的活性。

前体破骨细胞和成熟破骨细胞外泌体对成骨细胞分化的作用研究

背景破骨细胞外泌体参与细胞间通讯,在骨重塑中起重要作用。前体破骨细胞(precursor osteoclast,pOC)外泌体和成熟破骨细胞(mature osteoclast,mOC)外泌体对成骨细胞分化的作用是否存在差异,仍待进一步研究。目的探究前体破骨细胞和成熟破骨细胞外泌体对成骨细胞分化的作用。方法利用核因子κB配体受体活化因子和巨噬细胞集落刺激因子刺激骨髓单核/巨噬细胞,诱导破骨细胞分化成熟。提取pOC和mOC分泌的外泌体,对两种外泌体进行表征。分别用两种外泌体干预原代乳鼠颅骨成骨细胞并进行成骨诱导分化,利用荧光标记观察外泌体摄取情况;使用茜素红S(alizarin red S,ARS)染色、碱性磷酸酶(alkaline phosphatase,ALP)染色和RT-qPCR评价两种外泌体对成骨分化能力的影响。结果mOC相较于pOC具有更典型的多核融合结构;两种细胞外泌体粒径均为100 nm左右,呈圆形盘状,表达外泌体标志性蛋白,均可被原代成骨细胞摄取。mOC外泌体干预组ARS染色钙结节数量与ALP染色深度均高于pOC外泌体干预组(P<0.05);mOC外泌体干预组成骨相关基因的表达高于pOC组和对照组(P<0.05)。结论成熟破骨细胞外泌体相较于前体破骨细胞外泌体,促成骨细胞分化能力可能更强。

甘草苷抑制破骨细胞分化缓解骨丢失

背景:破骨细胞的骨吸收功能相对或绝对活跃是骨质疏松症的诱因之一,因此,如何抑制破骨细胞形成、降低骨吸收活性是预防和治疗骨质疏松症的重点内容。甘草苷来源于传统中药甘草,对临床骨相关疾病具有治疗作用,但目前关于甘草苷在骨质疏松症方面的研究较少且机制不明。目的:通过体内外实验共同验证甘草苷抑制破骨细胞分化和缓解骨丢失的作用。方法:CCK-8实验检测甘草苷对小鼠来源骨髓巨噬单核细胞是否具有毒性或增殖作用,抗酒石酸酸性磷酸酶染色观察甘草苷抑制破骨细胞分化情况;通过网络药理学验证甘草苷与破骨细胞分化相关蛋白结合的亲和力大小;RT-PCR和Western blot实验检测甘草苷对破骨细胞相关特异性蛋白和基因表达以及相关信号通路的抑制作用;最后通过C57BL/6J小鼠骨质疏松模型验证甘草苷缓解骨丢失的作用。结果与结论:甘草苷在浓度20μmol/L及以下时能够起到抑制破骨细胞形成和分化的作用,同时与破骨细胞相关特异性蛋白如活化T细胞核因子c1、组织蛋白酶K、c-Fos、基质金属蛋白酶9具有较高的亲和力,能够降低上述基因和蛋白的相对表达水平,甘草苷也能够在干预第15,30,45,60分钟时有效降低MAPK信号通路中JNK的磷酸化表达水平,同时在第60分钟时能够挽救核因子κB信号通路中IκB-α的降解现象,体内实验证明甘草苷能够缓解由破骨细胞引起的骨质丢失现象,改善骨小梁相关参数。结果表明:甘草苷能抑制破骨细胞分化和缓解骨丢失,从而起到抗骨质疏松症的作用。

左归丸含药血清对成骨细胞中Ihh、Ptch、Smo、GLi1蛋白表达及破骨细胞数量的影响

目的 探讨左归丸含药血清对成骨细胞中Hedgehog-GLi通路关键蛋白表达及破骨细胞数量的影响。方法 选用50只雌性SD大鼠,随机分为空白对照组、假手术组、造模组。造模组大鼠切除双侧卵巢,12周后随机分为卵巢切除组(ovariectomy,OVX)、阳性对照组和左归丸组。阳性对照组大鼠灌服戊酸雌二醇混悬液,左归丸组大鼠灌服左归丸水煎液,连续干预7 d。末次给药1.5 h后,腹主动脉取血制备各组相应含药血清。建立成骨细胞、破骨细胞、骨磨片共培养体系,分为空白对照血清组、假手术血清组、OVX血清组、阳性对照血清组、左归丸含药血清组、激动剂组和激动剂+左归丸含药血清组,分别添加各组对应血清。免疫荧光法检测成骨细胞印度刺猬蛋白(Indian hedgehog,Ihh)、碎片蛋白(patched,Ptch)、润滑蛋白(smoothened,Smo)及GLi1蛋白表达;免疫组化法检测成骨细胞骨保护蛋白(osteoprotegerin,OPG)、核因子受体激活因子-κB配体(receptor activator for nuclear factor-κB ligand,RANKL)蛋白表达;对破骨细胞进行TRAP染色,计算TRAP+细胞数;ELISA检测共培养体系上清液中TRAP的含量。结果与假手术血清组比较,OVX血清组Ihh、Ptch、Smo、GLi1蛋白表达水平显著上调(P<0.01),RANKL/OPG比值增高;TRAP+细胞数和细胞上清液中TRAP含量亦明显增加(P<0.05)。与OVX血清组比较,左归丸含药血清组Ihh、Ptch、Smo、GLi1的蛋白表达明显下调,RANKL/OPG比值下降;TRAP+细胞数和细胞上清液中TRAP含量明显降低(P<0.05)。与激动剂组比较,加入左归丸含药血清后,Ihh、Ptch、Smo、GLi1的蛋白表达及RANKL/OPG比值均明显下降,TRAP+细胞个数及TRAP含量亦明显降低(P<0.05)。结论 左归丸含药血清可通过抑制异常活跃的Hedgehog-GLi信号通路,使Ihh、Ptch、Smo、GLi1的蛋白表达水平下调,降低RANKL/OPG比值,抑制破骨细胞的数量和活性,起到减少骨丢失作用。

细胞外囊泡携带非编码RNA调控破骨细胞的活化

背景:目前已证明破骨细胞活化在骨骼系统相关疾病中发挥着重要的作用,胞外囊泡携带非编码RNA调控破骨细胞活化的机制仍未完全阐明。目的:阅读并总结国内外相关文献,按细胞外囊泡中不同的非编码RNA在不同疾病中调控破骨细胞活化进行综述,为后续研究提供一定的方向。方法:以“非编码RNA,miRNA,lncRNA,circRNA,snoRNA,破骨细胞,细胞外囊泡,外泌体,膜微粒,凋亡小体”为检索词检索中国知网、万方、维普等数据库,以“extracellular vesicles,exosome,microparticle,apoptotic bodies,non-coding RNA,miRNA,lncRNA,circRNA,snoRNA,osteoclast”为检索词检索Pub Med等数据库,最终纳入71篇文献进行综述。结果与结论:(1)破骨细胞的活化受多种因素影响,其中非编码RNA调控破骨细胞活化的具体机制尚未明确。(2)细胞外囊泡可以由成骨细胞、骨髓间充质干细胞、肿瘤细胞等多种细胞分泌,作为细胞间通讯的一种载体,能够携带非编码RNA对破骨细胞活化进行调控。(3)目前关于细胞外囊泡携带非编码RNA调控破骨细胞活化的疾病研究中,多数为骨质疏松,其次为肿瘤骨转移,而非编码RNA的种类又以mi RNA最多。(4)细胞外囊泡携带长链非编码RNA、环状RNA及核仁小RNA调控破骨细胞活化的相关研究相对较少,其调控机制主要为竞争性内源RNA机制。(5)综上,深入研究细胞外囊泡携带非编码RNA对破骨细胞活化的调控机制,有助于找到治疗骨骼系统相关疾病的关键靶点。

乳酸干预破骨细胞条件培养基促进内皮细胞血管的生成

背景:聚乳酸作为可降解的骨组织工程支架材料被广泛用于组织再生与修复研究,在促进组织愈合与新骨形成、血管生成中具有重要作用。目的:观察聚乳酸降解终产物乳酸对破骨细胞的作用,以及乳酸干预后破骨细胞条件培养基对血管内皮细胞增殖、迁移和小管形成功能的影响。方法:(1)取对数生长期的小鼠单核巨噬细胞系RAW264.7,贴壁后分别加入含0,5,10,20 mmol/L乳酸的破骨诱导培养基(含核因子κB受体活化因子配体、体积分数10%胎牛血清的DMEM培养基),培养5 d后分别进行抗酒石酸酸性磷酸酶与细胞骨架纤维状肌动蛋白染色,培养24h后采用RT-PCR检测抗酒石酸酸性磷酸酶5 m RNA表达。(2)取对数生长期的RAW264.7细胞,贴壁后分2组培养:对照组加入破骨诱导培养基,实验组加入含10 mmol/L乳酸的破骨诱导培养基,培养5 d后更换为无血清DMEM培养基继续培养24 h,离心取上清液,分别与等体积含体积分数10%胎牛血清DMEM培养基混合后作用条件培养基备用。取对数生长期的人脐静脉内皮细胞,分别与对照组、实验组条件培养基共培养,通过CCK-8、Transwell、划痕、成管实验观察细胞的增殖、迁移和成管能力,通过RT-PCR和Western Blot检测血管生成相关基因和蛋白的表达。结果与结论:(1)抗酒石酸酸性磷酸酶与肌动蛋白染色结果显示,5,10 mmol/L乳酸可促进RAW264.7细胞破骨向分化,其中以10 mmol/L乳酸的促进作用更显著;RT-PCR检测结果显示,5,10,20 mmol/L乳酸均可提高酒石酸酸性磷酸酶5 m RNA的表达,其中以10 mmol/L乳酸的提高作用最显著;(2)与对照组条件培养基相比,实验组条件培养基可促进人脐静脉内皮细胞的增殖、迁移与成管能力(P<0.05),提高血管内皮生长因子、血管生成素1的m RNA和蛋白表达(P<0.05);(3)结果表明,乳酸诱导分化的破骨细胞条件培养基可促进内皮细胞的血管生成,机制可能与提高血管内皮生长因子、血管生成素1表达相关。

热敏灸对骨质疏松小鼠破骨细胞PI3K/AKT/mTOR通路的影响

目的 探讨热敏灸对骨质疏松症(osteoporosis, OP)小鼠及破骨细胞PI3K/AKT/mTOR信号通路的干预效果。方法 雌性KM小鼠随机分为假手术组、模型组(双侧卵巢切除术)、雌激素组(0.205 5 mg/kg戊酸雌二醇灌胃)、艾灸组(悬灸肾俞穴,根据小鼠尾温变化分为热敏灸组和非热敏灸组)。干预8周后取材,使用双能X线骨密度仪测量小鼠股骨骨密度(bone mineral density, BMD)。通过RANKL体外诱导RAW264.7细胞,设为空白血清组、模型血清组、雌激素血清组、热敏灸血清组及非热敏灸血清组,分别加入10%对应组别小鼠血清。干预6 d后,采用TRAP染色检测破骨细胞分化情况,实时荧光定量PCR(qPCR)和蛋白免疫印迹法(Western blot)分别检测各组细胞中MMP-9、CTSK与p-PI3K、p-AKT、p-mTOR表达量。结果 与假手术组比较,模型组股骨BMD显著下降(P<0.05),雌激素组、热敏灸组、非热敏灸组股骨BMD较模型组显著升高。组间比较,热敏灸组小鼠的股骨BMD增加程度较雌激素组降低,较非热敏灸组升高(P<0.05)。血清干预6 d后,与空白血清组比较,模型血清组破骨细胞中MMP-9、CTSK、p-PI3K、p-AKT、p-mTOR表达水平上调,破骨细胞数显著增多(P<0.05)。与模型血清组比较,雌激素血清组、热敏灸血清组、非热敏灸血清组上述指标均显著逆转。组间比较,热敏灸血清组破骨细胞数较雌激素血清组增多,较非热敏灸血清组减少(P<0.05)。结论 热敏灸治疗OP小鼠可能是通过调控破骨细胞PI3K/AKT/mTOR信号通路抑制破骨细胞分化实现的,其干预效果优于传统艾灸。