DEC1对成骨代谢的作用及机制研究

发布时间：2017-09-29 20:25

  本文关键词：DEC1对成骨代谢的作用及机制研究

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【摘要】：骨质疏松症(Osteoporosis, OP)是一种以骨量减少和骨微观结构退化为特征,导致骨的脆性增加,以致于易发生骨折的一种全身性代谢性骨病。研究发现,我国骨质疏松症患病率在6.6%-19.3%。中国已进入人口老龄化社会,随着骨质疏松患者增加、症状又有加重的趋势,预计在未来骨折数量将日益增加,这对医学、社会、经济各方面将带来严重后果。因此对骨质疏松症的防治已成为世界性的重要卫生问题。研究该疾病的发病原因、发病机制,研制新型的预防和治疗药物,选择和建立适宜的动物和细胞模型对开展骨质疏松病因研究有重要作用。1997年自人类软骨细胞中分离得到的DEC1 (differentiated embryo-chondrocyte expressed gene 1),属于生长发育基因。DEC1蛋白广泛表达于多数正常组织,包括软骨、肺、心脏、肝、脾、肾、肠。DEC1参与许多生理过程,如软骨形成、神经发生、免疫应答、生物节律、脂质形成、肿瘤的发生等。但是,DEC1在骨质疏松疾病发展过程中扮演的角色如何,DEC1能否影响成骨细胞功能活性的改变,目前尚未见报道。本研究工作从整体和离体水平研究了DEC1对骨代谢的影响,并探讨了DEC1可能的作用机制。本文的第一部分工作首先构建了双侧卵巢切除和长期应用糖皮质激素两种不同诱因引发的骨质疏松模型小鼠。我们发现与正常小鼠相比,DEC1基因在两种骨质疏松造模小鼠骨髓腔中表达均有明显下降。当我们进一步构建DEC1基因敲除小鼠,对其四肢骨取样检测,发现与同龄野生小鼠相比,骨量存在明显下降。基于以上结果提示的DEC1基因与骨骼发育存在的密切关系,我们开展了第二部分工作。我们建立了糖皮质激素(Glucocorticoids, GCs)诱导的骨质疏松细胞模型,并以淫羊藿苷(Icariin, ICA)作为阳性对照药物干预,在此过程中我们发现了DEC1蛋白的高表达与成骨细胞分化活性增强存在着紧密联系。另外,对SaoS-2细胞进行DEC1基因的过表达与敲除实验进一步证实DEC1基因的成骨促进作用。进一步的研究发现,DEC1通过PI3K/Akt/GSK3β/β-catenin通路实现对成骨细胞活性的调节。第一部分在体研究：DEC1在两种不同小鼠骨质琉松模型中的作用1,2及DEC1敲除鼠骨表型目的：随着骨质疏松患者增加、症状又有加重的趋势,对骨质疏松的防治已成为一个世界性的重要卫生问题之一。有研究显示DEC1与软骨细胞发育分化过程关系密切,本部分探讨DEC1在两种骨质疏松小鼠模型中的表达模式,以期拓宽DEC1在骨代谢研究领域的研究,揭示骨质疏松疾病发生、发展的新途径,为临床上对骨质疏松的治疗提供新思路。方法：(1)构建两种不同的骨质疏松小鼠模型：a.8周龄雌性小鼠双侧卵巢切除模拟女性绝经后骨质疏松症(Postmenopausal osteoporosis,PMOP);b.8周龄雄性小鼠皮下植入5mg,60d泼尼松龙(Prednisolone, PDL)缓释片模拟糖皮质激素诱导的骨质疏松症(Glucocorticoids induced osteoporosis, GCOP).不同模型(PMOP、GCOP)小鼠分别对应给予小剂量雌二醇(Estradiol, E2)替代治疗,和淫羊藿苷药物干预治疗。造模和干预结束后处死小鼠,提取小鼠四肢骨进行组织形态学,免疫学和显微CT检测。(2)制备DEC1基因敲除小鼠,检测四肢骨骨量变化。结果：(1)与假手术组相比,不同方法制备的骨质疏松模型小鼠骨髓腔中均存在DEC1蛋白表达量的减少(p0.05)。(2)治疗组与骨质疏松组相比较,DEC1蛋白表达量有所回升(p0.05)。(3) DEC1基因敲除小鼠与野生型小鼠相比,存在明显的骨质疏松样表型(p0.05)。结论：小鼠骨质疏松症的发生与DEC1表达量的减少有关。第二部分离体研究：DEC1激活PI3K/Akt/GSK3β/β-catenin通路增加成骨细胞分化活性目的：本文第一部分实验数据显示,在整体动物模型上DEC1减少与骨量下降有直接关联。第二部分内容在细胞水平验证糖皮质激素对成骨活性的影响,并研究DEC1在此过程中扮演的角色,以期在分子水平阐明DEC1对成骨分化的作用机制。方法：(1)给予类SaoS-2类成骨细胞株大剂量地塞米松(Dexamethasone,DEX)药物干预,模拟成骨抑制的细胞模型。检测该细胞模型下各种成骨表型标记物的变化以及DEC1蛋白水平的表达改变；对上述细胞模型给予淫羊藿苷药物治疗,检测相关指标的变化。(2)检测地塞米松干预下,SaoS-2细胞中的成骨关键信号β-catenin及其上游信号变化。(3)构建高表达DEC1的SaoS-2细胞模型,检测成骨表型及其相关成骨信号通路变化。(4)构建低表达DEC1的SaoS-2细胞模型,检测成骨表型及其相关成骨信号通路变化。结果：(1)地塞米松干扰SaoS-2细胞的分化过程,表现为碱性磷酸酶(Alkaline phosphatase, ALP)活性降低,染色减少、体外矿化结节形成减少、关键成骨蛋白Runt-related transcription factor 2 (Runx2)表达减少(p0.05)；同时DEC1蛋白表达降低,且糖皮质激素的用量呈线性相关。(2)淫羊藿苷治疗纠正了地塞米松组诱导的SaoS-2细胞的成骨活性的下降；并且回升DEC1的蛋白表达含量(p0.05)。(3)地塞米松抑制β-catenin的蛋白表达以及核转位；DEC1在细胞核中的表达与β-catenin的表达模式存在正相关性(p0.05)。(4) DEC1过表达促进SaoS-2细胞的成骨分化过程；DEC1过表达同时促进β-catenin及其上游PIK3CA,Akt,GSK3β信号的激活(p0.05)。(5) DEC1敲除抑制SaoS-2细胞成骨表型的表达,并同抑制β-catenin及其上游信号的激活(p0.05)。结论：DEC1基因是参与成骨调节的重要因子,其作用可能通过激活PI3K/Akt/GSK3β/β-catenin信号通路而实现。
【关键词】：骨质疏松 DEC1 雌激素 糖皮质激素 DEC1 成骨活性 β-catenin PIK3CA GSK3β
【学位授予单位】：南京医科大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R580
【目录】：

• 中英文缩写对照表5-7
• 中文摘要7-11
• 英文摘要11-15
• 前言15-19
• 第一部分 在体研究：DEC1在两种不同小鼠骨质疏松模型中的作用以及DEC1敲除鼠骨表型19-32
• 材料和方法20-24
• 结果24-29
• 讨论29-32
• 第二部分 离体研究：DEC1激活PI3K/Akt/GSK3β/β-catenin通路增加成骨细胞分化活性32-59
• 材料和方法33-44
• 结果44-56
• 讨论56-59
• 结论59-60
• 参考文献60-68
• 综述68-81
• 参考文献75-81
• 硕士在读期间发表的文章81-82
• 致谢82

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 Maryam Mafi Golchin;Laleh Heidari;Seyyed Mohammad Hossein Ghaderian;Haleh Akhavan-Niaki;;Osteoporosis: A Silent Disease with Complex Genetic Contribution[J];Journal of Genetics and Genomics;2016年02期

2 万甜;吴敏瑞;齐振熙;;羟基红花黄色素A对激素诱导骨髓间充质干细胞成骨分化的影响[J];中国骨伤;2014年03期

3 ;Effects of Anastrozole Combined with Shuganjiangu Decoction on Osteoblast-like Cell Proliferation, Differentiation and OPG/RANKL mRNA Expression[J];Chinese Journal of Cancer Research;2012年02期

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本文编号：944076