益骨汤对骨质疏松大鼠骨密度及BMP-2信号通路的影响

目的研究益骨汤对骨质疏松大鼠BMP-2信号通路上BMP-2(Bone morphogenetic protein-2)、Smads、Runx2(Runt-related transcription factor 2)、OSX(Osterix)、Noggin基因转录及蛋白表达的影响,探究益骨汤防治骨质疏松症作用机制。方法采用去除大鼠卵巢方法,建立骨质疏松症模型。分空白组、模型组、补佳乐组、益骨汤组、Noggin反义寡核苷酸组。以实时定量PCR检测BMP-2通路基因转录,WesternBlot法检测BMP-2通路蛋白表达。结果 (1)模型组骨密度值明显低于空白组(P<0.01),益骨汤组、补佳乐组、Noggin反义寡核苷酸组骨密度值明显高于模型组(P<0.01)。(2)益骨汤组、补佳乐组、Noggin反义寡核苷酸组大鼠BMP-2、Smads、Runx2、OSXmRNA表达明显高于模型组(P<0.05);而益骨汤组Noggin表达明显低于模型组(P<0.05)。(3)益骨汤组、补佳乐组、Noggin反义寡核苷酸组大鼠BMP-2、Smads、Runx2、OSX蛋白条带明显深于模型组,而益骨汤组Noggin蛋白条带明显浅于模型组。结论益骨汤防治骨质疏松症机制与上调BMP-2、Smads、Runx2、OSX表达,同时抑制Noggin过度表达以及增加骨密度有关。推测BMPs抑制剂Noggin可能是新的抗骨质疏松靶点。

熊果酸通过BMP-2/Smad4/Wnt/β-catenin信号通路介导对去卵巢大鼠骨量流失的保护作用

目的探讨熊果酸(XGS)对去卵巢大鼠骨量流失的影响,并探索可能的机制。方法通过双侧去卵巢建立骨质疏松大鼠模型;随后随机分为假手术组(Sham)、去卵巢组(OVX)以及熊果酸组(XGS),每组10只;其中XGS组大鼠接受熊果酸(100 mg/kg)治疗12周;待治疗检测股骨骨量、骨密度(BMD)、骨矿物质含量(BMC)、骨代谢指标以及BMP-2、Smad4、Wnt 1和β-catenin表达。结果治疗12周后,与OVX组相比,Micro-CT和双能X线结果显示XGS组的大鼠骨小梁微观参数、骨密度和骨矿物质含量得到明显改善。XGS组大鼠BMD、BMC、TV/BV、Tb.N、Tb.Th和Tb.Sp较OVX组明显改善(P<0.05)。血清检测结果和生物力学检测结果显示XGS组的最大载荷和弹性模量均高于OVX组(P<0.05);XGS组大鼠血清ALP、OPD和OCN水平较OVX组明显降低,组间差异有统计学意义(P<0.05)。WB检测显示,和OVX组比较,XGS组BMP-2、Smad4、Wnt1和β-catenin表达水平明显上调,比较差异有统计学意义(P<0.05)。结论熊果酸可以通过BMP-2/Smad4/Wnt/β-catenin信号通路介导对去卵巢大鼠骨量流失保护作用。

Wnt/β-catenin与BMP-2/Smads信号通路及其相互作用对骨质疏松疾病的影响

[目的]对Wnt/β-连环蛋白(β-catenin)和骨形态发生蛋白(bone morphogenetic protein,BMP-2)/Smads信号通路在骨代谢中的作用及其在骨质疏松症(osteoporosis,OP)预防和治疗中的作用进行综述,以期为OP相关疾病的预防和治疗提供新思路。[方法]通过中国知网、万方、Pubmed等数据库检索近年来国内外关于Wnt/β-catenin与BMP-2/Smads信号通路与OP疾病关系的实验研究文献,总结Wnt/β-catenin与BMP-2/Smads信号通路与OP疾病关系的研究概况。[结果]①Wnt/β-catenin信号传导对于骨骼谱系分化至关重要,可防止成骨细胞转分化为软骨细胞。其中的负调控信号分子可能是治疗骨质疏松症的药物靶点,并成为药物治疗骨质疏松症的手段之一。②BMP-2/Smads信号通路中的信号分子可用于骨质疏松靶标的治疗,但其应用时间、浓度也应再继续深入研究,以期达到更好的治疗骨质疏松的效果。③Wnt/β-catenin和BMP-2/Smads信号通路在许多生物学行为中相互重叠、互补或抑制,提示两种信号途径之间存在着复杂的交联关系。[结论]Wnt/β-catenin和BMP-2/Smads信号通路是调节成骨细胞生长、发育和分化的两个重要信号通路,在成骨细胞分化和骨形成过程中发挥重要作用。Wnt/β-catenin和BMP-2/Smads信号通路在OP的预防、治疗及新药的研制和开发中具有广泛应用前景。

藤黄健骨丸调控BMP-2/Smad信号通路治疗绝经后骨质疏松症

目的观察藤黄健骨丸对绝经后骨质疏松症模型大鼠的治疗作用。方法将72只雌性大鼠随机分为6组,分别为假手术组(SHAM)、模型组(OVX)、仙灵骨葆胶囊组(XLGB)、藤黄健骨丸低剂量组(THJGW-L)、藤黄健骨丸中剂量组(THJGW-M)及藤黄健骨丸高剂量组(THJGW-H)。手术造模3 d后给药,除假手术组、模型组灌胃蒸馏水外,其余4组均按照相应剂量灌胃药物。连续灌胃8周后,分别检测大鼠术后各阶段体质量、子宫和肾脏重量、骨强度值,观察股骨病理变化。Western-blot法检测大鼠股骨中Runx2、BMP-2和Smad1蛋白表达水平。结果实验结果显示,藤黄健骨丸可以增加去卵巢大鼠的子宫和肾脏重量,能够提高去卵巢大鼠的股骨荷载力,改善骨微结构,增加钙离子沉积,增加骨细胞数量。Western-blot结果显示去势大鼠骨组织中Runx2、BMP-2和Smad1相对蛋白水平降低,经过藤黄健骨丸治疗后,Runx2、BMP-2和Smad1相对蛋白水平显著升高。结论藤黄健骨丸可以提高去势大鼠骨强度,改善骨组织形态,其作用机制可能与调控BMP-2/Smad信号通路来促进骨形成,对绝经后骨质疏松症有一定的治疗作用。

淫羊藿次苷Ⅰ及淫羊藿次苷Ⅱ通过BMP/Runx2/Osx信号通路促进大鼠骨髓间充质干细胞成骨分化的实验研究

目的观察淫羊藿次苷Ⅰ及淫羊藿次苷Ⅱ对大鼠骨髓间充质干细胞(bone marrow stromal cells,BMSCs)成骨分化过程中BMP-2/Runx2/Osx信号通路的影响,探讨其可能的作用机制。方法贴壁筛选法体外培养BMSCs,随机分为空白对照组、阳性转化液组、抑制剂组、淫羊藿次苷Ⅰ组及淫羊藿次苷Ⅰ+抑制剂组、淫羊藿次苷Ⅱ组及淫羊藿次苷Ⅱ+抑制剂组。通过茜素红染色,对各组促进骨髓间充质干细胞向成骨细胞分化作用进行药效学评价; ELISA法检测各组ALP活性、BGP、COL-Ⅰ、BMP2蛋白分泌量;RTReal-TimePCR法检测各组ALP、BGP、Osterix和Runx-2 mRNA基因表达。结果茜素红染色结果表明,淫羊藿次苷Ⅰ组及淫羊藿次苷Ⅱ组均可明显观察到大量的矿化结节的形成;ELISA实验结果表明,与空白对照组比较,淫羊藿次苷Ⅰ及淫羊藿次苷Ⅱ均能明显促进ALP细胞活性及BGP、COL-Ⅰ、BMP-2蛋白分泌量,并且差异具有统计学意义(P<0.05);两组药物作用强度均已达到阳性转化液组的80%以上。同时,淫羊藿次苷Ⅰ对ALP活性、 BGP蛋白表达均明显强于淫羊藿次苷Ⅱ,并且差异具有统计学意义(P<0.05);对COL-Ⅰ、BMP-2的蛋白表达量,两者差异无统计学意义(P>0.05)。RT-PCR实验结果表明,与空白对照组相比,淫羊藿次苷Ⅰ及淫羊藿次苷Ⅱ均可显著上调成骨相关转录因子ALP、BGP、RunX2,并进一步调节其下游基因Osterix的转录表达,差异具有统计学意义(P<0.05);与阳性对照液组比较,淫羊藿次苷Ⅱ对ALP、Osterix的mRNA表达无明显差异(P>0.05);淫羊藿次苷Ⅰ与淫羊藿次苷Ⅱ组比较,淫羊藿次苷Ⅱ对Osterix mRNA的表达明显强于淫羊藿次苷Ⅰ,并且差异具有统计学意义(P<0.05)。对ALP、BGP、RunX2 mRNA的表达二者无显著性差异(P>0.05)。结论淫羊藿次苷Ⅰ和淫羊藿次苷Ⅱ均能促进BMSCs定向成骨转化,其作用机制可能与激活BMP/Runx2/Osx信号通路有关。淫羊藿次苷Ⅰ和淫羊藿次苷Ⅱ作用差异可能与淫羊藿次苷Ⅰ在体内生物转化为淫羊藿次苷Ⅱ有关。

骨形态发生蛋白-2信号通路在右美托咪定所致大鼠房室结缝隙连接蛋白表达中的作用

目的探讨骨形态发生蛋白-2(BMP-2)信号通路在右美托咪定所致窦性心动过缓大鼠心脏房室结中缝隙连接蛋白Cx30.2、Cx40和Cx45表达中的作用。方法成年健康雄性SD大鼠30只,按随机数字表法分为三组,每组10只。对照组(C组)通过股静脉持续泵注与实验组等体积的生理盐水;右美托咪定组(D组)给予右美托咪定负荷量120μg/kg于10 min内泵注完毕,持续泵注60μg·kg-1·h-1共120 min;右美托咪定+Noggin组(DN组)先通过腹腔注射BMP-2信号通路特异性抑制剂Noggin 75 ng/kg,余同D组。记录大鼠心动过缓发生情况(HR下降幅度>基础值的30%、稳定30 min为模型制作成功)。观察结束后迅速开胸取出心脏准确分离房室结组织,采用Western blot法检测Cx30.2、Cx40、Cx45及BMP-2蛋白含量。结果 D组Cx30.2、Cx45、BMP-2蛋白含量明显高于C组(P<0.05)。DN组Cx30.2、Cx45、BMP-2蛋白含量明显低于D组(P<0.05)。D组Cx40蛋白含量明显低于C组(P<0.05)。DN组Cx40蛋白含量明显高于D组(P<0.05)。结论 BMP-2信号通路可能参与了右美托咪定所致窦性心动过缓模型大鼠房室结中缝隙连接蛋白表达的改变。

骨形成过程中两条重要的信号传导通路

Wnt信号通路与BMP-2信号通路能够促进成骨细胞的分化和成骨细胞分泌的胞外基质的生物矿化,在这一过程中起着极其重要的作用。本文主要综述了,近年来对这两条信号通路研究的最新进展。

右归丸调控BMP-2/Smad信号通路促进绝经后骨质疏松症大鼠骨形成

目的:观察右归丸对去卵巢骨质疏松大鼠的骨代谢及骨形态发生蛋白-2(BMP-2)/Smad信号通路的影响,研究右归丸防治骨质疏松症的作用机制。方法:采用双侧卵巢摘除法,制备绝经后骨质疏松症大鼠模型,将40只SD雌性大鼠随机分为5组,分别为假手术组、模型组、阿仑膦酸钠组(0.1 mg·kg^(-1))、右归丸高、低剂量组(5.36、2.68 g·kg^(-1))。造模7 d后给药,连续12周,每日1次。给药结束后,采用微计算机断层扫描技术(micro-CT)观察大鼠股骨组织结构变化,包括骨密度(BMD)、骨体积/总体积(BV/TV)、骨小梁数(Tb.N)、骨小梁厚度(Tb.Th)、骨表面/骨体积(BS/BV)和骨小梁分离度(Tb.Sp)。番红-固绿染色观察成骨情况。酶联免疫吸附测定法(ELISA)检测血清中骨代谢标志物水平,包括骨碱性磷酸酶(BALP)、骨钙素(BGP)、Ⅰ型前胶原氨基端原肽(PINP)和抗酒石酸酸性磷酸酶-5b(TRACP-5b)。实时荧光定量聚合酶链式反应(Real-time PCR)和蛋白免疫印迹法(Western blot)检测大鼠股骨中Runt相关转录因子2(Runx2)、BMP-2和Smad1 mRNA及蛋白表达水平。结果:与假手术组比较,模型组大鼠骨小梁变稀疏,BMD、BV/TV、Tb.N及Tb.Th下降(P<0.05,P<0.01),BS/BV(P<0.05)及Tb.Sp上升;血清中BGP、BALP、PINP和TRACP-5b含量显著升高(P<0.01);大鼠股骨中Runx2、BMP-2和Smad1的mRNA及蛋白表达明显降低(P<0.05,P<0.01);与模型组比较,右归丸高剂量组与右归丸低剂量组骨小梁数目增加,骨微结构得到改善,BMD、BV/TV、Tb.N及Tb.Th均明显增加(P<0.05,P<0.01),BS/BV及Tb.Sp有上升趋势;骨代谢标志物含量下降(P<0.05,P<0.01),骨组织中Runx2、BMP-2和Smad1 mRNA和蛋白水平明显升高(P<0.05,P<0.01)。结论:右归丸对绝经后骨质疏松症具有一定的防治作用,其作用机制可能与调控BMP-2/Smad信号通路促进骨形成有关。

基于BMP-2/Smads信号通路研究傣族药肾叶山蚂蝗对去卵巢大鼠骨质疏松的保护作用及机制

研究傣族药肾叶山蚂蝗对去卵巢大鼠骨质疏松的保护作用及其机制。通过复制去卵巢骨质疏松模型,探讨肾叶山蚂蝗治疗绝经后骨质疏松症(PMOP)的药效和作用机制。大鼠随机分为假手术组,模型组,仙灵骨葆组以及肾叶山蚂蝗低、中、高剂量组。除假手术组切除双侧卵巢周围脂肪组织外,其余各组均行双侧卵巢切除术。术后恢复性饲养2周,假手术组和模型组分别给予等体积的0.5%CMC-Na,仙灵骨葆组和肾叶山蚂蝗各剂量组分别给予仙灵骨葆和不同浓度的肾叶山蚂蝗醇提物,每天灌胃1次,连续14周。实验期间观察体质量变化,实验结束后取血检测血清中雌激素(E_(2))、1,25二羟基维生素D_(3)[1,25(OH)_(2)D_(3)]、钙(Ca)和磷(P)的含量;采用micro-CT技术对股骨骨微结构进行三维分析;实时定量PCR(RT-PCR)检测大鼠胫骨中骨形态发生蛋白2(BMP-2)、核心结合蛋白因子2(Runx2)和成骨细胞特异性转录因子Osterix(OSX)mRNA的表达;蛋白免疫印记法(Western blot)检测大鼠胫骨BMP-2、Runx2和OSX蛋白表达情况。结果显示,肾叶山蚂蝗能显著抑制大鼠体质量的增长,改善子宫外观形态,升高血清E_(2)、Ca、P和1,25(OH)_(2)D_(3)的含量,增加骨小梁的数量并能减少骨小梁断裂,改善骨微结构相关参数,同时能升高大鼠胫骨中BMP-2、Runx2和OSX mRNA和蛋白的表达。以上结果表明,肾叶山蚂蝗能显著改善去卵巢大鼠的骨质疏松,其作用机制可能与调控BMP-2/Smads信号通路相关。

淫羊藿总黄酮对大鼠骨髓间充质干细胞成骨分化过程BMP-2/RunX2/OSX通路的影响

目的探讨淫羊藿总黄酮对大鼠骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells,BMSCs)成骨分化过程中BMP-2/RunX2/OSX信号通路的影响。方法将培养的第3代BMSCs随机分为对照组、实验组及抑制剂组,对照组细胞予0.2%二甲基亚砜加OS液加DMEM/F12培养基培养,实验组加入20μg/mL淫羊藿总黄酮进行干预,抑制剂组予20μg/mL淫羊藿总黄酮加1μg/mL NOGGIN重组蛋白干预,9天后测定碱性磷酸酶(ALP)活性,茜素红染色法染色并观察钙结节密度,RT-PCR法检测成骨相关蛋白(Ⅰ型胶原、骨钙蛋白及骨桥蛋白)及BMP-2/RunX2/OSX信号通路相关因子的转录表达。结果与对照组比较,实验组经定向成骨诱导后BMSCs ALP活性增强,钙结节密度显著增大,Ⅰ型胶原、骨钙蛋白和骨桥蛋白表达量增加,成骨相关转录因子BMP-2、RunX2和OSX的表达量亦增加(P<0.05)。与实验组比较,抑制剂组BMSCs ALP活性降低(P<0.05),钙结节密度降低,Ⅰ型胶原、骨钙蛋白及骨桥蛋白表达水平降低(P<0.05)。结论 20μg/mL淫羊藿总黄酮能通过BMP-2/RunX2/OSX信号通路促进BMSCs定向成骨分化的进程。

酸性环境对慢性肾功能衰竭大鼠血管中膜钙化的影响及其机制

目的探讨酸性环境对慢性肾功能衰竭大鼠血管中膜钙化的影响及可能的作用机制。方法体内实验:将雄性SD大鼠随机分为对照组、肾功能衰竭组、血管钙化组和酸干预组,造模成功后采用von Kossa染色和邻甲酚酞络合酮比色法测定大鼠胸主动脉血管钙化情况。体外实验:分离培养SD大鼠胸主动脉血管平滑肌细胞(VSMC),随机分为正常对照组、高磷组、酸干预组和抑制剂组(BMP信号通路抑制剂Noggin),采用茜素红染色和邻甲酚酞络合酮比色法检测细胞钙化情况,酶联免疫吸附法检测细胞碱性磷酸酶(ALP)活性,RT-PCR和Western blot检测细胞BMP-2、Smad1、Runx2的表达情况。结果体内实验:成功制备了慢性肾功能衰竭大鼠血管钙化模型;与血管钙化组相比,酸干预组大鼠血管钙盐沉积明显减轻(P<0.05)。体外实验:与正常对照组相比,高磷组细胞钙盐沉积明显增加(P<0.05),ALP活性和Runx2表达均增高(P<0.05);与高磷组相比,酸干预组细胞钙盐沉积减少(P<0.05),ALP活性、Runx2、BMP-2和Smad1表达均降低(P<0.05);与高磷组相比,抑制剂组细胞钙盐沉积和Runx2表达均降低(P<0.05)。结论酸性环境可以抑制慢性肾功能衰竭大鼠血管中膜钙化的发生,其可能的机制之一是通过BMP-2信号通路抑制了VSMC成骨/成软骨样表型转化来实现的。

黄芪多糖治疗对去卵巢诱导骨质疏松大鼠骨密度、骨量和骨代谢的影响

目的探索黄芪多糖对去卵巢大鼠骨量和骨代谢以及BMP-2/Smads信号通路的影响。方法30只雌性SD大鼠进行去卵巢手术或假手术。正常饲养12周后被分为黄芪多糖组(ASNT组)、对照组(CON组)和去卵巢组(OVX组),其中黄芪多糖组每天给予400 mg/kg黄芪多糖治疗。通过骨密度、骨代谢指标、Micro-CT以及WB检测评估ASNT对骨质疏松症大鼠骨量、骨代谢以及BMP-2/Smads信号通路的影响。结果经过12周治疗,ASNT组大鼠骨密度较OVX组显著增加(P<0.05);ASNT治疗12周可以降低血清ALP和OC水平,增加血钙含量,增加股骨骨密度。经过12周治疗,ASNT组大鼠骨体积分数(BV/TV)、表面积体积分数(BS/TV)、骨小梁厚度(Tb.Th)、骨小梁数目(Tb.N)较OVX组显著增加;而骨小梁间隙(Tb.Sp)较OVX组显著降低,差异比较有统计学意义(P<0.05)。WB结果表明OVX大鼠骨组织的BMP-2/Smsds信号通路受到抑制;ASNT可以通过上调BMP-2、p-Smad1和p-Smad5的表达显著激活BMP-2/Smsds信号通路传导。结论研究表明ASNT对去卵巢大鼠骨密度和骨量具有保护作用,可能和激活BMP-2/Smads信号通路有关。

淫羊藿苷促前成骨细胞MC3T3-E1成骨分化的实验研究

目的探讨淫羊藿苷(icariin,ICA)促进前成骨细胞MC3T3-E1成骨分化的机制。方法采用不同浓度(10^(-10)~10^(-5)mol/L)的ICA干预前成骨细胞MC3T3-E1 3、6、9天后采用碱性磷酸酶(alkaline phosphatase,ALP)活性检测试剂盒测定ALP活性,确定ICA最适促分化浓度。最适ICA浓度干预前成骨细胞MC3T3-E1 7天后应用实时定量PCR法(real time-polymerase chain reaction,RT-PCR)检测骨形态发生蛋白(BMP)和Wnt/β-catenin信号通路相关分子(BMP-2、Runx2、β-catenin、cyclin D1)基因表达。ICA分别与BMP、Wnt/β-catenin信号通路抑制剂(Noggin、DKK-1)联合干预前成骨细胞MC3T3-E1后,茜素红钙结节染色观察钙化程度以及Western blot检测BMP-2蛋白表达变化。结果 ICA促进前成骨细胞MC3T3-E1成骨分化,且10^(-9)mol/L ICA促进分化的能力最强。与对照组比较,ICA能明显上调BMP和Wnt/β-catenin信号通路相关分子(BMP-2、Runx2、β-catenin、cyclin D1)mRNA表达(P<0.01)。Noggin或DKK-1能抑制前成骨细胞MC3T3-E1钙化,且两者联合作用时抑制更加明显。与ICA单独作用比较,ICA与DKK1联合干预后BMP-2蛋白表达水平下降(P<0.01)。结论 ICA可能通过Wnt/β-catenin/BMP-2信号通路调控前成骨细胞MC3T3-E1的成骨分化。

姜黄素对骨髓间充质干细胞成骨分化能力的影响

目的探究姜黄素(curcumin)促进小鼠骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells,BMSCs)成骨分化的适宜浓度及是否通过BMP-2/RUNX-2信号通路发挥作用。方法将BMSCs分为对照组和姜黄素组,通过CCK-8实验筛选对BMSCs无细胞毒性的姜黄素浓度(0.1~10μmol/L),根据结果选择0.1~5μmol/L姜黄素在成骨分化条件培养BMSCs 7 d和21 d,分别采用碱性磷酸酶(alkaline phosphatase,ALP)染色和茜素红染色检测BMSCs成骨分化水平与矿化能力;根据以上结果,选择浓度为0.1μmol/L姜黄素进行后续实验。0.1μmol/L姜黄素在成骨分化条件下培养BMSCs 7 d,分别采用实时荧光定量PCR(quantitative real-time PCR,qRT-PCR)实验和免疫印迹法(Western blot)评价成骨标志物骨形态发生蛋白2(bone morphogenetic protein-2,BMP-2)和Runt相关转录因子2(runt-related transcription factor 2,RUNX-2)的mRNA和蛋白的表达情况。使用BMP-2抑制剂Noggin预处理BMSCs,姜黄素继续培养7 d,Western blot检测BMP-2和RUNX-2的蛋白表达水平。结果CCK-8实验结果表明,与对照组相比,10μmol/L姜黄素组在48 h和72 h明显抑制BMSCs增殖(P<0.05),其余各浓度组(0.1~5μmol/L)对细胞增殖无显著影响(P>0.05)。ALP染色和茜素红染色结果显示,0.1μmol/L姜黄素组BMSCs的ALP活性及矿化结节的形成均高于对照组,差异具有统计学意义(P<0.05)。qRT-PCR实验结果表明,与对照组比较,姜黄素组BMSCs的BMP-2和RUNX-2的mRNA表达均上调(P<0.05)。Western blot实验表明,姜黄素组BMSCs的BMP-2和RUNX-2的表达均高于对照组,差异具有统计学意义(P<0.05);Noggin处理24 h后发现,Noggin组BMSCs的BMP-2和RUNX-2的表达相较于对照组下降(P<0.05),而姜黄素组BMP-2和RUNX-2表达显著高于Noggin组和Noggin+姜黄素组(P<0.05)。结论0.1μmol/L姜黄素可能为诱导BMSCs成骨分化的适宜浓度,且BMP-2/RUNX-2信号通路可能参与其中。