淫羊藿苷促进体外培养骨髓间充质细胞成骨性分化活性强于蛇床子素

比较研究蛇床子素与淫羊藿苷处理对体外培养的大鼠骨髓间充质细胞(rat bone marrow stromal cell, rBMSC)成骨性分化的影响.从体外分离培养的大鼠骨髓间充质细胞,筛选出最佳的蛇床子素和淫羊藿苷处理的浓度为1×10-5 mol/L, 然后用最佳的浓度对体外培养的大鼠骨髓间充质细胞进行药物干预;在药物干预后的第3、6、9、12和15 d后测定碱性磷酸酶活性（alkaline phosphatase,ALP）和钙含量;第12 d 进行钙化结节茜素红染色;第12 h、24 h、48 h、72 h和96 h 对OXS、Runx-2、骨形态发生蛋白(bone morphogenetic protein,BMP-2)和collagen-I mRNA 表达水平进行real-time RT-PCR检测.结果显示,浓度为1×10-5 mol/L蛇床子素和淫羊藿苷干预均可提高体外培养的骨髓间充质细胞ALP活性,增加Ca含量,提高Runx、OXS、BMP-2和collagen-1 mRNA的表达水平.同时,淫羊藿苷在促进体外培养骨髓间充质细胞成骨性分化活性强于蛇床子素.     

脉冲电磁场促进大鼠成骨细胞成熟与矿化依赖于NO/cGMP信号途径

脉冲电磁场(pulse electromagnetic fields, PEMFs)能够促进大鼠成骨细胞（rat osteoblast cells, ROB）成熟矿化,但是其作用机制并不明确。本实验主要研究PEMFs促进大鼠成骨细胞成熟矿化与NO/cGMP信号途径的关系,进而阐明PEMFs促进成骨细胞成熟矿化的机理。首先将成骨细胞经50Hz、0.6mT脉冲电磁场作用不同时间后,检测细胞培养液中一氧化氮(Nitric Oxide, NO)和细胞内3?-5?-环鸟苷一磷酸(3?-5?-cyclic-GMP, cGMP)的含量,以探明电磁场是否影响NO和cGMP的合成;其次,提取总蛋白,应用蛋白质印迹检测细胞内eNOS、iNOS和PKG-1的蛋白表达量;最后,利用NOS的阻断剂L-NAME抑制NO信号通路后,检测成骨性相关指标,包括碱性磷酸酶（ALP）活性、钙化结节数量、成骨性基因Bmp-2、Collagen-1、Osterix及破骨细胞调节因子Rankl基因的表达量。结果发现经PEMFs处理后,NO含量及cGMP含量均有明显升高;细胞内eNOS、iNOS和PKG-1蛋白表达量较空白对照组均有显著升高,说明PEMFs能够激活NO/cGMP信号途径。且经PEMFs处理的成骨细胞,ALP活性升高,BMP-2、Collagen-1和Osterix基因表达量显著增加,Rankl基因表达量下降,成骨细胞形成钙化结节的能力增强,当加入L-NAME,PEMFs引起的ALP活性增加、成骨性基因表达升高和钙化结节形成能力增强的趋势均被显著抑制。上述结果表明,经PEMFs处理成骨细胞成熟矿化过程中 NO/cGMP信号通路被激活;如该通路被抑制,则电磁场促成骨作用被抵消。说明脉冲电磁场促进成骨细胞成熟矿化依赖于NO/cGMP信号通路。     

50 Hz 1.8 mT正弦交变电磁场通过调节成骨细胞PGE2的分泌影响Opg/Rankl的基因表达

前列腺素E2(prostaglandin E2, PGE2)作为细胞因子,在骨代谢中扮演重要角色. 它通过刺激成骨细胞核因子κB受体活化因子配基(receptor activator of nuclear factor kappa B ligand, RANKL)表达,促进破骨细胞的分化成熟. 然而,其是否参与了电磁场调节骨代谢仍不清楚.PGE2的生物合成受到环加氧酶(cyclooxygenase, COX)的调节. 在细胞中存在2种不同的环加氧酶,COX-1和COX-2. 其中,COX-2是引起PGE2分泌增加的主要原因. 其活性受到细胞核因子κB(nuclear factor kappa B, NF-κB)的调节.本文通过检测体外培养成骨细胞PGE2分泌,COX-2蛋白表达以及Cox-2、Opg、Rankl和Nf-κb 基因表达发现,经50 Hz 1.8 mT正弦交变电磁场(sinusoidal electromagnetic fields, SEMFs)处理后,由COX-2介导的PGE2分泌以及cox-2、Nf-κb的基因表达皆下调,但Nf-κb的变化先于cox-2的变化,而opg/rankl基因表达则恰恰相反,说明电磁场通过抑制Nf-κb的转录降低由COX-2介导的PGE2的分泌,进而降低对Rankl表达的刺激作用,抑制破骨细胞的分化成熟.     

正弦电磁场促进成骨细胞成熟分化依赖于BMP-Smad信号通路

正弦电磁场（SEMFs）能够显著促进大鼠成骨细胞（ROBs）成熟分化,但其作用机制未知。本研究旨在阐明BMP-Smad信号通路对SEMFs促进ROBs成熟分化的影响。取新生SD 大鼠颅骨,多次酶消化体外分离培养得到ROBs传代培养后,利用50 Hz 1.8 mTs SEMFs处理0,5,15,30和60 min,Western印迹检测BMP-2表达和Smad1/5/8磷酸化水平,免疫荧光染色检测P-Smad1/5/8核转位。加入BMP-Smad信号通路的阻断剂noggin后,50 Hz 1.8 mTs SEMFs分别处理3 d和6 d（2 h/d）后,检测胞内碱性磷酸酶（ALP）活性,磁场处理2 d后（2 h/d）,real-time PCR和Western印迹分别检测Ⅰ型胶原（collagen1）和成骨相关转录因子RUNX-2基因和蛋白质表达量。结果发现,50 Hz 1.8 mTs SEMFs处理ROBs后,BMP-2的表达量显著增加,胞内Smad1/5/8快速磷酸化,而对非磷酸化的Smad1/5/8表达无影响。同时,SEMFs处理30 min后引起P-Smad1/5/8发生核转位。50 Hz 1.8mTs SEMFs能够显著促进ALP活性增加,促进成骨相关因子collagen1和RUNX-2基因和蛋白质表达。加入BMP-Smad信号通路的阻断剂noggin后,SEMFs促进ALP活性增加,collagen1和RUNX-2基因和蛋白质表达水平被显著抑制。上述结果说明,50 Hz 1.8 mTs SEMFs促进成骨细胞成骨性分化依赖于BMP-Smad信号通路。