BMAL1基因对骨髓间充质干细胞成骨分化的调控作用

牙周炎是以牙周组织破坏为特征的感染性疾病,作为重要的牙周组织再生种子细胞,骨髓间充质干细胞在重构牙周组织结构和功能、促进牙周病好转乃至愈合方面具有重要作用,因此骨髓间充质干细胞的特性尤其是其成骨分化的相关调控机制是目前研究热点之一。BMAL1基因与骨髓间充质干细胞成骨分化等诸多生理行为的调控关系密切,有望成为牙周疾病新的治疗靶点。本文对BMAL1基因的特性以及调控骨髓间充质干细胞成骨分化的机制作一综述。

Bmal1基因与衰老的关系

Bmal1(brain and muscle ARNT-like-1)基因是哺乳动物生物钟转录、翻译反馈环中的核心成分,以异源二聚体的形式在反馈环中发挥重要的正调节作用。该基因的发现使得生物钟的基因分子调控机制有了突破性进展;研究过程中发现,Bmal1基因可能同我们的衰老也有直接的联系。

模拟微重力对NIH-3T3细胞clock及bmal1基因表达的影响

目的探讨模拟微重力对NIH-3T3细胞节律基因clock与bmal1 mRNA表达的影响。方法 NIH-3T3细胞采用回转器分别回转培养6 h,12 h,18 h,24 h,30 h,36 h,42 h和48 h,同时设置1 G静置培养为对照组。Trizol试剂提取细胞总RNA,实时定量PCR法检测节律基因clock及bmal1 mRNA在各时间点的相对表达量。通过余弦法获取节律参数,并经振幅检验分析是否存在昼夜节律。结果 clock及bmal1基因mRNA的表达趋势相近。对照组clock与bmal1 mRNA相对水平呈现节律性表达,而回转组表达无节律性。回转组mRNA相对水平最大值出现于约6 h时间点,最小值出现在约18 h,而对照组分别出现于约18 h与24 h。与对照组比回转组的周期延长了约16 h。回转后clock与bmal1的峰值相位前移。结论 NIH-3T3细胞中clock与bmal1的表达存在同步化的转录特征。模拟微重力可影响clock与bmal1节律的周期长度及峰值相位。

BMAL1基因单核苷酸多态性与双相情感障碍的关联性研究

目的探讨节律基因BMAL1单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism,SNP)与双相情感障碍(bipolar disorder,BD)易感性及临床特征的关联性。方法采用病例对照研究,选取2018年12月至2020年1月在四川大学华西医院心理卫生中心及四川省人民医院心身医学中心门诊及住院就诊的BD患者136例和正常对照者130例,分为BD组与对照组。采用SNapShot分型技术进行外周血BMAL1基因的16个SNP位点基因分型,TT3、TT4、FT3、FT4和COR使用电化学发光定量分析进行检测,促甲状腺激素(thyroid stimulating hormone,TSH)使用ELISA法进行检测,促肾上腺皮质激素(adrenocor ticotropic hormone,ACTH)采用放射免疫分析法进行检测。统计分析节律基因BMAL1单核苷酸多态性与双相情感障碍易感性及临床特征的关联性。结果BMAL1基因的rs11022765 C、rs10832022 A和rs6486116 C等位基因携带者在BD组的分布频率均显著高于对照组(P=0.009,0.005,0.010)。rs6486116-rs10832020的CT单倍型在BD组(57.4%)分布显著高于对照组(48.5%)(P=0.040);rs10832022-rs11022765-rs11022762的GAT单倍型在BD组(30.1%)分布显著低于对照组(42.7%)(P=0.003)。rs11022765不同基因型患者的NEO-FFI外倾性因子评分有显著差异(P<0.001)。rs10832022、rs11022765不同基因型患者的HPT轴异常率均有显著差异(P=0.013,P=0.012)。结论节律基因BMAL1的SNP变异可能与BD易感性有关,且与BD特定临床表型相关联。

尾吊对小鼠肝脏组织中clock与bmal1基因节律的影响

目的研究尾吊对持续黑暗条件下小鼠肝脏节律基因clock与bmal1节律表达的影响。方法常规明暗光照条件导引(entrainment)C57BL/6J(C57)小鼠1周后,在持续黑暗条件下采用头低位-30°尾吊C57小鼠,于尾吊第12天、13天、14天每隔4 h连续18个时间点进行肝脏组织取材,提取总RNA,并运用Real-time PCR方法检测肝脏组织clock和bmal1节律基因mRNA的表达变化。结果尾吊组与对照组肝脏clock与bmal1节律基因mRNA水平均呈现出节律性表达特征。在尾吊条件下,clock基因mRNA的峰值相位提前约4 h,bmal1基因mRNA表达节律的振幅在每天授时因子时间(zeitgeber time,ZT)ZT2与ZT6显著下降(P<0.05)。结论在持续全黑暗条件下,C57小鼠肝脏组织节律基因clock与bmal1的mRNA水平表现出明显的近日节律性,尾吊对clock基因产生峰值相位提前的效应,对bmal1基因产生振幅减少的效应。

siRNA干扰牦牛Bmal1基因对颗粒细胞激素分泌的影响

本研究旨在探讨敲低Bmal1基因对体外培养牦牛颗粒细胞雌二醇(E2)和孕酮(P4)分泌的影响。应用siRNA技术下调颗粒细胞中Bmal1基因的表达,利用ELISA试剂盒检测细胞培养液中E2与P4含量,再通过实时荧光定量PCR(qRT-PCR)和蛋白印迹(Western Blot)检测细胞激素分泌相关基因的表达情况。结果显示:经si-Bmal1转染颗粒细胞后,E2分泌量显著下降,P4分泌量极显著下降;在mRNA检测水平上,激素合成相关基因Cyp19a1、Star的表达量下降;在蛋白检测水平上,Cyp19a1、Star的结果与mRNA表达基本一致。综上表明,敲低Bmal1基因能通过调控相关基因的表达抑制体外培养牦牛颗粒细胞E2和P4的分泌水平,Bmal1基因参与牦牛颗粒细胞激素分泌的调控。

生物钟Bmal1基因与肿瘤治疗的研究进展及未来新思路

昼夜节律参与调节生物体的生命活动,使生物的生理活动呈周期性、有序性和协同性。Bmall1基因为昼夜节律体系的核心元件之一,在肿瘤组织和正常组织中存在不同程度的表达。Bmal1基因在不同的肿瘤中作用各异。因此,分析Bmal1在不同肿瘤发生过程中的作用能为临床早期发现和有效治疗肿瘤提供新的理论依据。近年来,随着时间医学的深入研究,依照人体生物节律与药代动力学相结合的时辰化疗已成为治疗肿瘤的重要方法。不同时间放疗会导致不同的放射敏感性,使得时辰放疗在肿瘤治疗中的地位日益突出。深入研究生物的昼夜节律性,能为肿瘤的治疗开启全新的视角。

PM2.5诱导HUVECs细胞周期阻滞中钟基因BMAL1的作用

通过构建PM2.5暴露细胞模型,探究PM2.5暴露对HUVECs中钟基因BMAL1与细胞周期的影响,并探究钟基因BMAL1在PM2.5诱导HUVECs细胞G0/G1期阻滞中的作用及潜在机制。方法 以人脐静脉内皮细胞(HUVECs)为研究对象,分别以不同浓度的PM2.5(0、12.5、25、50、75、100 μg·mL-1)处理细胞,24h后收集细胞。选定PM2.5剂量水平为12.5、25和 50 μg·mL-1作为低、中、高剂量组进行后续试验。MTS法检测PM2.5暴露后HUVECs的细胞存活率;流式细胞术检测PM2.5暴露后细胞活性氧(ROS)水平和细胞周期的变化情况;RT-qPCR检测细胞周期调控因子CDKN1B (p27) 的mRNA表达水平变化;Western Blot法检测细胞中BMAL1以及MAPK/ERK通路蛋白表达水平;RT-qPCR检测细胞中钟基因BMAL1的表达水平。结果 PM2.5暴露后,与对照组比较,25、50、75、100 μg·mL-1 剂量组中HUVECs细胞存活率下降,呈现剂量依赖趋势(P<0.05)。其中, 25、50 μg·mL-1剂量组中HUVECs细胞ROS水平较对照组显著增高(P<0.05)。随着PM2.5 暴露浓度的升高,G0/G1 期细胞占比明显增加(P<0.01),S期细胞占比降低(P<0.01),表明细胞在G0/G1期发生周期阻滞。PM2.5高剂量组p27 mRNA表达水平显著上升(P<0.01)。HUVECs细胞中BMAL1基因和BMAL1蛋白表达水平均随着PM2.5暴露剂量的增加而呈上升趋势(P<0.01)。与对照组比较,PM2.5高剂量组中p-p38 MAPK、p-ERK1/2 蛋白表达水平与对照组相比显著升高(P<0.05)。

生物钟基因BMAL1调控颌骨及全身骨发育的研究进展

脑和肌肉ARNT样蛋白1(brain and muscle arntlike 1,BMAL1)基因作为昼夜生物钟的核心组成部分,在多种信号通路的介导下参与并调控体内各项生理活动。BMAL1基因的失活可以抑制软骨细胞和成骨细胞并促进破骨细胞的分化,阻碍软骨内成骨、膜内成骨及骨代谢,造成颌骨发育畸形、骨关节炎及骨质疏松等骨骼疾病。因此,笔者就BMAL1基因调控骨骼发育的研究进展作一综述,探讨其在颌骨及全身骨发育中可能发挥的作用及分子机制,以期为寻求新的防治方法提供思路。

生物钟基因Bmal1与骨重塑的研究

骨重塑是修复骨结构的微损伤和替换老化骨组织的过程,对于保持骨骼的稳定性和完整性至关重要。研究发现骨重塑的循环标志物呈现出昼夜节律性变化,骨稳态也受到昼夜节律的影响,昼夜节律紊乱会导致骨质流失。Bmal1基因是生物钟的核心组成部分,在骨代谢细胞中发挥着重要的作用,Bmal1的异常表达将会导致骨重塑失衡。本文将对Bmal1在骨重塑中的作用进行综述,叙述其在成骨细胞、破骨细胞以及骨髓间充质干细胞的作用。旨在深入探索生物钟基因Bmal1与骨重塑的关系,以期为未来治疗骨重塑相关疾病提供新的思路。

Bmal1基因表达与胃癌分型及幽门螺旋杆菌感染相关性的研究

探讨分析Bmal1基因在胃癌分化、幽门螺杆菌感染中的表达以及临床意义。方法 按照本研究制定目标,选取医院在2022年3月-2023年1月内40例胃癌手术标本(A组)、40例癌旁非癌新鲜手术标本(B组)、40例幽门螺杆菌感染但非胃癌患者的胃粘膜组织(C组)、40例无Hp感染的健康人群胃粘膜组织(D组)作为研究目标,在规范处理标本后,按照医院要求,采用实时荧光定量PCR检测方法,验证不同标本中Bmal1 mRNA的表达水平。同时,选取胃癌标本(甲组,40例)以及癌旁组织标本(乙组,40例),进行免疫组化检测,对比表达差异情况。结果 (1)在Bmal1 mRNA表达水平方面,A组(1.04±0.12)>B组(0.70±0.08)>C组(0.45±0.04)>D组(0.08±0.01)(P<0.05)。(2)在表达差异方面,胃癌组织中的Bmal1蛋白集中出现在胞质中,本次检测平均光吸收度(0.18±0.02),癌旁组织中的Bmal1蛋白集中出现细胞核中,本次平均光吸收度为0.10±0.05(P<0.05)。(3)Bmal1表达水平与年龄、胃癌分化程度有显著相关性(P<0.05);(4)Bmal1的表达水平与淋巴结转移、肿瘤大小、浸润情况、性别等均无明显关联(P>0.05)。结论 胃癌发生于Bmal1基因表达有重要关联,同时在幽门螺旋杆菌中具有表达,预示癌变风险,同时Bmal1在胃癌组织中表达移位与上调可以提示胃癌的发生情况,是胃癌预后判定的重要参考信息。

时钟基因Bmal1:白色脂肪棕色化的重要调控点

长时间光照、睡眠模式改变以及轮班工作等因素引起的生物钟系统紊乱,增加了罹患慢性代谢性疾病的风险。其中,脂肪组织中生物钟紊乱能够引起机体能量摄入/消耗水平失衡、抑制白色脂肪棕色化,导致肥胖发生。Bmal1作为脂肪组织核心时钟基因之一,与生物钟系统紊乱引起的肥胖密切相关,因此,考虑时钟基因Bmal1可能是白色脂肪棕色化的重要调控点。目前常见的重置时钟基因Bmal1促进白色脂肪棕色化的策略有多种且可能的作用机制尚不清楚,因此,本文综述时钟基因Bmal1与昼夜节律紊乱、肥胖及白色脂肪棕色化之间的关系,生物钟紊乱引起肥胖的治疗策略及可能作用机制,以期从时钟基因角度找到白色脂肪棕色化的重要调控点。

中国南极越冬队员外周血生物钟基因Clock和Bmal1昼夜性节律表达赴南极前后对比

目的观察中国南极考察队越冬队员外周血淋巴细胞钟基因Clock和Bmal 1表达昼夜节律性变化。方法在中国第25次南极考察队越冬队员中选择8名队员,平均年龄38岁,均为男性,在1个昼夜周期内设立6个时点(ZT):02:00、06:00、10:00、14:00、18:00和22:00,每一时点采集外周静脉血6mL,采集赴南极前后2组血样。用实时定量RT-PCR方法,测定不同昼夜时点(ZT)样品中核心钟基因Clock和Bmal 1的mRNA表达量,通过余弦法和Clock Lab软件获取节律参数,进行赴南极前后对比。结果赴南极前,8个样本Clock和Bmal 1的mRNA表达均有显著昼夜节律特征(P<0.05),Clock的峰值相位位于-335.85±13.80,Bmal 1的峰值相位位于-307.12±8.17。赴南极后,仅2例Clock和3例Bmal 1表达还存在显著昼夜节律变化。Clock的峰值相位移位到-42.28±5.27,Bmal 1的同峰值相位移位到-184.58±29.58。结论南极特殊周期环境对人体生物钟基因表达的昼夜节律会产生影响。

儿童急性淋巴细胞性白血病Bmal1、eIF4E基因表达及临床意义

目的探讨儿童急性淋巴细胞性白血病(ALL)外周血Bmal1、eIF4E基因表达及临床意义。方法选取2011年7月至2014年12月该院收治的ALL患儿80例作为研究对象,分为初诊组与缓解组,另选取同期健康体检儿童40例为对照组,对比各组Bmal1、eIF4E基因表达情况。结果初诊组外周血Bmal1基因表达水平依次高于缓解组、对照组,比较差异有统计学意义(P<0.05);初诊组eIF4E基因表达水平依次高于缓解组与对照组,比较差异有统计学意义(P<0.05)。结论儿童外周血ALL Bmal1、eIF4E基因表达异常,可作为临床诊疗指标。

BMAL1基因与肥胖

生物钟BMAL1基因编码一种bHLH/PAS结构域转录因子家族蛋白质,是分子昼夜震荡器的关键元件,对于哺乳动物昼夜节律的产生是必需的。近年来的研究发现,BMAL1基因不仅在调控生物的昼夜节律中发挥一定作用,而且在脂肪细胞的增殖和分化、糖代谢、能量平衡方面起着关键作用。这些研究结果为BMAL1基因与脂肪代谢以及肥胖之间的联系提供了支持。

核心钟基因Bmal1通过JNK/caspase-3信号通路抑制缺血再灌注损伤PC12细胞的炎症及凋亡

目的:探讨核心钟基因Bmal1(brain and muscle Arnt-like 1)对脑缺血再灌注损伤后细胞炎症反应及凋亡的影响。方法:通过慢病毒转染建立Bmal1基因沉默(si-Bmal1)及阴性对照(si-NC)的稳定大鼠肾上腺嗜铬细胞瘤PC12细胞株,将细胞分为空白(blank)组、氧糖剥夺/复氧(OGD/R)组、OGD/R+si-NC组及OGD/R+si-Bmal1组。通过OGD/R诱导建立脑缺血再灌注损伤体外模型,CCK-8法检测沉默Bmal1基因对细胞活力及OGD/R后细胞活力的影响;Western blot法检测Bmal1、磷酸化c-Jun氨基末端激酶(p-JNK)及cleaved caspase-3蛋白水平;RT-qPCR法检测Bmal1、JNK及caspase-3的mRNA表达水平;ELISA法检测细胞上清液中白细胞介素6(IL-6)和肿瘤坏死因子α(TNF-α)水平;流式细胞术及TUNEL染色法检测各组细胞凋亡率;免疫荧光检测JNK核内表达情况。结果:沉默Bmal1基因使PC12细胞活力及OGD/R后PC12细胞活力均显著下降(P<0.05或P<0.01)。沉默Bmal1基因可进一步促进OGD/R后JNK/caspase-3通路相关分子的mRNA及蛋白表达(P<0.05或P<0.01),增加细胞上清液中炎症因子IL-6和TNF-α水平及细胞凋亡率(P<0.05或P<0.01),促进JNK核内表达。结论:核心钟基因Bmal1抑制缺血再灌注损伤PC12细胞的炎症反应及凋亡,其机制可能与JNK/caspase-3信号通路有关。

生物钟基因Bmal1与骨代谢相关性的研究进展

骨代谢相关疾病在全球范围内成为日益增加的健康负担,仍需要进一步基础研究以更好地了解这些疾病的发病机制并改善和扩展现有的预防和治疗方法。昼夜节律生物钟可调控多种生物的生理和病理。在骨骼中,昼夜节律有助于协调骨骼的形成和吸收。Bmal1是核心生物钟基因,在昼夜节律的调节中起着重要作用,参与骨骼形成的节律振荡和细胞外基质表达。软骨细胞、成骨细胞及破骨细胞对骨的完整性和功能性起重要作用。Bmal1的异常表达会影响骨代谢,反之骨代谢也会影响Bmal1的表达。

Bmal1时钟基因敲除小鼠的繁育及基因型鉴定

目的对Bmal1基因敲除小鼠进行繁育及基因型进行鉴定,为生物节律研究提供理想的动物模型。方法将引进的Bmal1基因敲除小鼠,以1雄2雌的合笼方式进行饲养繁殖,从仔鼠中提取鼠尾基因组DNA,PCR扩增目的基因片段,琼脂凝胶电泳进行基因结果判定,Western Blot检测心肌组织中Bmal1蛋白表达进行结果验证。结果Bmal1^(-/-)小鼠与Bmal1^(+/+)小鼠相比,表型除体重外未见明显差异,纯合敲除小鼠丧失繁殖能力;Bmal1^(-/-)小鼠24 h血糖节律改变,Bmal1基因敲除小鼠繁育成功,获得一批基因敲除鼠。结论应用PCR法可成功鉴定Bmal1基因敲除纯合小鼠,PCR扩增法是检测小鼠基因的有效方法。

时辰艾灸干预类风湿性关节炎模型大鼠核心钟基因Clock、Bmal1表达与细胞焦亡的关系

背景:类风湿关节炎是症状特点具有昼夜节律性的炎症性疾病,艾灸治疗类风湿关节炎疗效显著,但是其具体机制是否与钟基因调控及细胞焦亡的抑制有关尚不清楚。目的:探究不同时辰艾灸治疗类风湿关节炎模型大鼠对核心钟基因和细胞焦亡的影响。方法:随机将40只成年SD大鼠分为空白组、类风湿关节炎模型组(模型组)、辰时艾灸组(辰时组)、酉时艾灸组(酉时组),雌雄各半,每组10只。空白组大鼠于右后足垫皮内注射无菌生理盐水,其余以弗氏完全佐剂制备实验性类风湿关节炎大鼠模型,辰时组(7:00-9:00)和酉时组(17:00-19:00)于造模后第7天在相应时辰取足三里、肾俞进行艾灸治疗,1次/d,每周治疗6 d后休息1 d,共治疗18 d。空白组及模型组行同法固定,不予艾灸干预。采用排水法分别测量大鼠模型制备前、制备后及每周艾灸干预后右足足容积;治疗结束后采集大鼠下丘脑和右膝关节滑膜,应用实时荧光定量PCR和Western blot观察下丘脑或膝关节滑膜组织中Clock、Bmal1基因、NOD样受体热蛋白结构域相关蛋白3(Nod-like receptor protein 3,NLRP3)、半胱氨酸蛋白酶1(Caspase-1)、消皮素D的表达情况。结果与结论:(1)各组大鼠下丘脑中Clock、Bmal1 mRNA表达水平差异无显著性意义(P>0.05);在Clock、Bmal1 mRNA相对表达量中,下丘脑各组大鼠的表达丰度均比关节滑膜高(P<0.01);关节滑膜中,与空白组比较,模型组Clock、Bmal1 m RNA和蛋白表达均显著降低(P<0.01);与模型组相比,艾灸可显著升高滑膜Clock、Bmal1 mRNA和蛋白表达(P<0.05,P<0.01);与辰时组比较,酉时组中Clock、Bmal1 mRNA和蛋白表达稍上调,但差异无显著性意义(P>0.05);(2)与空白组比较,模型组大鼠关节滑膜中NLRP3、Caspase-1、消皮素D mRNA表达量明显升高(P<0.01);与模型组比较,酉时艾灸可明显降低类风湿关节炎关节滑膜中NLRP3、Caspase-1、消皮素D mRNA表达量(P<0.01);与辰时组比较,酉时组中NLRP3、Caspase-1 mRNA表达量显著降低(P<0.05,P<0.01);(3)结果说明艾灸可通过上调类风湿关节炎大鼠不同组织中Clock、Bmal1 mRNA和蛋白表达水平,下调细胞焦亡经典信号通路中效应分子NLRP3、Caspase-1、消皮素D mRNA表达,减轻滑膜炎症和细胞焦亡从而治疗类风湿关节炎;核心钟基因Clock、Bmal1在类风湿关节炎中发挥的抗炎机制可能与抑制细胞焦亡效应因子有关。

固本健脑液对阿尔兹海默症大鼠生物钟基因Clock、Bmal1及海马Aβ的影响

目的:通过观察固本健脑液对AD大鼠学习记忆、生物钟基因及海马Aβ含量的影响,探索该方改善学习记忆和睡眠障碍的可能机制。方法:实验大鼠随机分为正常组、模型组、药物高、中、低剂量组。自主活动分析仪检测各组大鼠的自主活动情况;Morris水迷宫检测各组大鼠学习记忆能力;ELISA检测大鼠海马Aβ1-40和Aβ1-42含量;免疫组化检测SCN中Bmal1和Clock的蛋白表达水平。结果:自主活动结果显示模型组大鼠活动时间较空白组呈现出显著的增加(P<0.01);各给药组出现活动时间减少(P<0.05)。Morris水迷宫结果显示,模型组大鼠较空白组逃避潜伏期显著延长,目标象限游泳时间百分比显著下降(P<0.01);各观察组逃避潜伏期显著缩短,目标象限游泳时间百分比显著上升(P<0.01,P<0.05);ELISA结果显示,模型组大鼠海马Aβ1-40和Aβ1-42含量较空白组显著增多(P<0.01),固本健脑液中、高剂量组海马Aβ1-40和Aβ1-42含量显著下降(P<0.01)。免疫组化结果:模型组大鼠SCN中Bmal1和Clock表达水平较空白组下降(P<0.01),给药后,各组大鼠SCN中Bmal1和Clock表达上升(P<0.05)。结论:结果显示AD大鼠存在一定程度的昼夜节律紊乱且生物钟节律基因表达降低,固本健脑液干预后可改善痴呆大鼠的昼夜节律紊乱及海马Aβ的异常表达,其机制则可能与固本健脑液上调Bmal1、Clock表达有关。