低氧状态下HIF-1α对骨细胞凋亡的影响
发布时间：2021-11-21 08:24
目的:探究低氧状态下低氧诱导因子-1α（hypoxia inducible factor-1α, HIF-1α）对骨细胞凋亡的影响。方法 :用氯化钴（cobalt dichloride, CoCl2）刺激骨细胞系MLO-Y4建立体外低氧骨细胞培养体系。CCK-8实验检测CoCl2对MLO-Y4细胞增殖活性的影响;Hoechst 33 342及TUNEL染色检测CoCl2处理后的MLO-Y4细胞的凋亡情况;利用实时荧光定量聚合酶链反应（RT-qPCR）、蛋白质印迹（Western blot）和细胞免疫荧光检测CoCl2作用下MLO-Y4细胞表达HIF-1α与凋亡相关因子Caspase-3及Bcl-2的情况;检测HIF-1αsiRNA转染对MLO-Y4细胞表达HIF-1α和促凋亡相关因子Caspase-3的影响。结果:200μmol/L CoCl2作用24 h后,MLO-Y4细胞的增殖率显著下降,并呈浓度和时间依赖性。200μmol/L CoCl2作用24 h...
【文章来源】：口腔颌面外科杂志. 2020,30(06)
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
Co Cl2对MLO-Y4细胞凋亡的影响
无论在生理还是病理情况下，骨改建均初始于破骨细胞的募集，被募集的破骨细胞清除局部死亡细胞，介导骨吸收，开始周围骨基质的重塑[20]。在破骨细胞形成过程中，骨细胞作为RANKL必不可少的细胞来源，其表达量高于成骨细胞和骨髓基质细胞[21]。在骨切开术中，凋亡骨细胞的迅速增加甚至早于破骨细胞出现，提示骨细胞凋亡可引发破骨细胞前体募集，开始骨吸收[22]。骨细胞凋亡增加导致可生成骨保护素（osteoproteg erin,OPG）的骨细胞数量减少，并刺激相邻的活性骨细胞生成更多的RANKL和血管内皮生长因子[23]。随着研究的深入，凋亡骨细胞在骨重建中的作用越来越受到关注。骨细胞凋亡主要由骨骼卸载、雌激素缺乏、疲劳损伤及缺氧引起。本研究发现，在200μmol/L Co Cl2作用下，MLO-Y4细胞TUNEL染色阳性细胞数多于对照组，细胞凋亡增加，促凋亡基因Caspase-3的m RNA和蛋白表达均上调，抑凋亡基因Bcl-2表达下降，表明200μmol/L Co Cl2体外模拟低氧环境可增加MLO-Y4细胞凋亡。凋亡相关基因和酶可调节细胞凋亡，Caspase-3作为天冬氨酸特异性半胱氨酸蛋白酶家族中的一员，能降解多种关键的细胞内蛋白，还能激活其他潜在的酶，促使细胞凋亡[24]。图4 200μmol/L CoCl2作用下siRNA转染对MLO-Y4细胞表达HIF-1α、Caspase-3的影响
图3 CoCl2对MLO-Y4细胞HIF-1α、Caspase-3 mRNA及蛋白表达的影响HIF-1α被广泛认为在骨形成中起正向保护作用，其可通过下游上百种基因的表达，应对局部组织和细胞的缺氧、缺血，并改变糖代谢和氧代谢的平衡[25]。然而，HIF-1α的部分缺失会导致软骨细胞和成骨细胞凋亡的减少[26]。骨细胞作为成骨细胞系的终末细胞，深埋于骨陷窝内。研究表明，骨陷窝内氧浓度低于10%，而这一氧浓度正是HIF-1α的脯氨酸羟基化酶（prolyl hydroxylase,PHD）活性的关键阈值，提示HIF通路在普通骨细胞功能中的重要性[26]。在骨细胞中敲除PHD后，其HIF-1α表达上调，细胞体积与表面积减小，并有明显的凋亡特征[27]。本研究发现，si HIF-1α转染后，MLO-Y4细胞HIF-1α表达下降，促凋亡基因Caspase-3的表达量也表现为下降趋势，细胞凋亡减少。当敲除骨细胞中的von Hippel-Lindau (VHL）时，骨细胞形态改变，凋亡增加，这与本研究结果一致[28]。HIF-1α在其他细胞中对细胞凋亡的正向调控作用也有报道，其可通过线粒体途径诱导人子宫骶韧带成纤维细胞凋亡[29]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Activation of hypoxia-inducible factor 1 attenuates periapical inflammation and bone loss[J]. Kimito Hirai,Hisako Furusho,Kiichi Hirota,Hajime Sasaki. International Journal of Oral Science. 2018(02)
[2]大鼠骨质疏松模型的定量动态增强MR成像对脊柱纵向血流灌注减少及其潜在原因的研究[J]. J.Zhu,L.Zhang,X.Wu,X.Xiong,Y.Qiu,T.Hua,杨丹丹. 国际医学放射学杂志. 2017(02)
[3]氯化钴诱导心肌细胞化学性缺氧HIF-1α表达的研究[J]. 石朔,王利华,郭睿,张敏,苗莹,张淼,李彪. 诊断学理论与实践. 2013(05)
本文编号：3509136
【文章来源】：口腔颌面外科杂志. 2020,30(06)
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
Co Cl2对MLO-Y4细胞凋亡的影响
无论在生理还是病理情况下，骨改建均初始于破骨细胞的募集，被募集的破骨细胞清除局部死亡细胞，介导骨吸收，开始周围骨基质的重塑[20]。在破骨细胞形成过程中，骨细胞作为RANKL必不可少的细胞来源，其表达量高于成骨细胞和骨髓基质细胞[21]。在骨切开术中，凋亡骨细胞的迅速增加甚至早于破骨细胞出现，提示骨细胞凋亡可引发破骨细胞前体募集，开始骨吸收[22]。骨细胞凋亡增加导致可生成骨保护素（osteoproteg erin,OPG）的骨细胞数量减少，并刺激相邻的活性骨细胞生成更多的RANKL和血管内皮生长因子[23]。随着研究的深入，凋亡骨细胞在骨重建中的作用越来越受到关注。骨细胞凋亡主要由骨骼卸载、雌激素缺乏、疲劳损伤及缺氧引起。本研究发现，在200μmol/L Co Cl2作用下，MLO-Y4细胞TUNEL染色阳性细胞数多于对照组，细胞凋亡增加，促凋亡基因Caspase-3的m RNA和蛋白表达均上调，抑凋亡基因Bcl-2表达下降，表明200μmol/L Co Cl2体外模拟低氧环境可增加MLO-Y4细胞凋亡。凋亡相关基因和酶可调节细胞凋亡，Caspase-3作为天冬氨酸特异性半胱氨酸蛋白酶家族中的一员，能降解多种关键的细胞内蛋白，还能激活其他潜在的酶，促使细胞凋亡[24]。图4 200μmol/L CoCl2作用下siRNA转染对MLO-Y4细胞表达HIF-1α、Caspase-3的影响
图3 CoCl2对MLO-Y4细胞HIF-1α、Caspase-3 mRNA及蛋白表达的影响HIF-1α被广泛认为在骨形成中起正向保护作用，其可通过下游上百种基因的表达，应对局部组织和细胞的缺氧、缺血，并改变糖代谢和氧代谢的平衡[25]。然而，HIF-1α的部分缺失会导致软骨细胞和成骨细胞凋亡的减少[26]。骨细胞作为成骨细胞系的终末细胞，深埋于骨陷窝内。研究表明，骨陷窝内氧浓度低于10%，而这一氧浓度正是HIF-1α的脯氨酸羟基化酶（prolyl hydroxylase,PHD）活性的关键阈值，提示HIF通路在普通骨细胞功能中的重要性[26]。在骨细胞中敲除PHD后，其HIF-1α表达上调，细胞体积与表面积减小，并有明显的凋亡特征[27]。本研究发现，si HIF-1α转染后，MLO-Y4细胞HIF-1α表达下降，促凋亡基因Caspase-3的表达量也表现为下降趋势，细胞凋亡减少。当敲除骨细胞中的von Hippel-Lindau (VHL）时，骨细胞形态改变，凋亡增加，这与本研究结果一致[28]。HIF-1α在其他细胞中对细胞凋亡的正向调控作用也有报道，其可通过线粒体途径诱导人子宫骶韧带成纤维细胞凋亡[29]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Activation of hypoxia-inducible factor 1 attenuates periapical inflammation and bone loss[J]. Kimito Hirai,Hisako Furusho,Kiichi Hirota,Hajime Sasaki. International Journal of Oral Science. 2018(02)
[2]大鼠骨质疏松模型的定量动态增强MR成像对脊柱纵向血流灌注减少及其潜在原因的研究[J]. J.Zhu,L.Zhang,X.Wu,X.Xiong,Y.Qiu,T.Hua,杨丹丹. 国际医学放射学杂志. 2017(02)
[3]氯化钴诱导心肌细胞化学性缺氧HIF-1α表达的研究[J]. 石朔,王利华,郭睿,张敏,苗莹,张淼,李彪. 诊断学理论与实践. 2013(05)
本文编号：3509136
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