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摘要 目的 探讨二烯丙基二硫(DADS)对骨髓间充质干细胞(BMSCs)成骨分化的影响及其机制。 方法 使用BMSCs专用生长培养基培养BMSCs,每隔2 d更换一次培养基,当细胞生长至大约80%汇合时,以1∶3的比例进行细胞传代。使用第3代至第5代BMSCs进行实验。将BMSCs接种至96孔板,过夜培养后加入不同浓度DADS(0、1、10、25、50、100 μg/ml),分别培养1、3、7 d,通过细胞计数试剂盒⁃8(CCK⁃8)实验确定DADS 合适浓度。将细胞分为BMSCs 组、BMSCs+DADS 低剂量组和BMSCs+DADS高剂量组,其中BMSCs组进行常规成骨诱导培养;BMSCs+DADS低剂量组在BMSCs组基础上加入25 μg/ml DADS;BMSCs+DADS高剂量组在BMSCs组基础上加入50 μg/ml DADS。此外,在BMSCs+DADS 高剂量组基础上加入0.4 μg/ml Wnt 抑制剂Dickkopf⁃1 重组蛋白(DKK⁃1)(BMSCs+DADS 高剂量+DKK⁃1 组),用以验证DADS 促成骨分化无翅基因相关整合位点(Wnt)/β⁃连环蛋白(β⁃catenin)通路相关机制。各组成骨诱导培养7 d后,通过碱性磷酸酶(ALP)染色与活性检测评估早期ALP活性。各组成骨诱导培养14 d后,采用茜素红S染色及定量检测分别评估晚期钙结节数量及吸光度(A)值。各组成骨诱导培养7 d后,采用免疫荧光染色检测骨钙素(OCN)荧光信号强度,通过qRT⁃PCR 及Western blot 法检测Ⅰ型胶原α1(COL1A1)、Runt相关转录因子2(RUNX2)和ALP等成骨标志物的表达水平。通过转录组测序分析探索DADS促成骨分化的潜在信号通路。采用Western blot 法检测Wnt3a、β-catenin 蛋白相对表达水平;而后使用DKK-1 抑制Wnt/β-catenin 通路并检测BMSCs组、BMSCs+DADS高剂量组和BMSCs+DADS高剂量+DKK-1组Wnt3a、β-catenin和成骨分化标志蛋白相对表达水平。 结果 DADS的合适浓度为0~50 μg/ml。ALP染色及活性检测结果显示,成骨诱导培养7 d后,BMSCs+DADS低剂量组、BMSCs+DADS高剂量组ALP染色程度较BMSCs组均增强,以及ALP活性较BMSCs组均升高(P<0.01),其中BMSCs+DADS高剂量组高于BMSCs+DADS低剂量组(P<0.01)。茜素红S染色及定量结果显示,成骨诱导培养14 d后,BMSCs+DADS低剂量组和BMSCs+DADS高剂量组钙结节数量较BMSCs组均增多,以及BMSCs+DADS低剂量组、BMSCs+DADS高剂量组A值较BMSCs组均升高(P<0.01),其中BMSCs+DADS高剂量组高于BMSCs+DADS低剂量组(P<0.05)。免疫荧光染色结果显示,成骨诱导培养7 d后,BMSCs+DADS低剂量组和BMSCs+DADS高剂量组OCN荧光信号强度较BMSCs组均增强,且BMSCs+DADS高剂量组强于BMSCs+DADS低剂量组。qRT⁃PCR检测结果显示,成骨诱导培养7 d后,BMSCs+DADS低剂量组和BMSCs+DADS高剂量组COL1A1基因表达水平均高于BMSCs 组(P<0.01),且BMSCs+DADS 高剂量组高于BMSCs+DADS 低剂量组(P<0.05);BMSCs+DADS低剂量组和BMSCs+DADS高剂量组RUNX2基因表达水平均高于BMSCs组(P<0.01),且BMSCs+DADS高剂量组高于BMSCs+DADS低剂量组(P<0.01);BMSCs+DADS低剂量组ALP基因表达水平较BMSCs组差异无统计学意义(P>0.05),但BMSCs+DADS高剂量组高于BMSCs组(P<0.01)和BMSCs+DADS低剂量组(P<0.05)。Western blot法检测结果显示,成骨诱导培养7 d后,BMSCs+DADS 低剂量组和BMSCs+DADS 高剂量组COL1A1 蛋白表达水平均高于BMSCs 组(P<0.01),且BMSCs+DADS 高剂量组高于BMSCs+DADS 低剂量组(P<0.05);BMSCs+DADS 低剂量组和BMSCs+DADS 高剂量组RUNX2 蛋白表达水平均高于BMSCs 组(P<0.01),且BMSCs+DADS 高剂量组高于BMSCs+DADS低剂量组(P<0.01);BMSCs+DADS低剂量组ALP蛋白表达水平较BMSCs组差异无统计学意义(P>0.05),但BMSCs+DADS 高剂量组高于BMSCs 组(P<0.01)和BMSCs+DADS 低剂量组(P<0.01)。转录组测序分析结果提示DADS可能通过Wnt信号通路发挥促成骨分化作用。Western blot法检测结果显示,成骨诱导培养7 d后,BMSCs+DADS低剂量组和BMSCs+DADS高剂量组Wnt3a蛋白表达水平均高于BMSCs 组(P<0.01),且BMSCs+DADS 高剂量组高于BMSCs+DADS 低剂量组(P<0.05);BMSCs+DADS低剂量组和BMSCs+DADS高剂量组β⁃catenin蛋白表达水平均高于BMSCs组(P<0.01),而BMSCs+DADS高剂量组较BMSCs+DADS低剂量组差异无统计学意义(P>0.05)。验证Wnt/β⁃catenin通路在DADS促成骨分化中作用的Western blot法检测结果显示,BMSCs+DADS 高剂量组Wnt3a和β⁃catenin蛋白表达水平较BMSCs组均升高(P<0.01),而BMSCs+DADS高剂量+DKK⁃1组较BMSCs+DADS 高剂量组均降低(P<0.01);BMSCs+DADS 高剂量组成骨标志蛋白COL1A1、RUNX2、ALP 表达水平较BMSCs 组均升高(P<0.01),而BMSCs+DADS 高剂量+DKK⁃1 组较BMSCs+DADS高剂量组均降低(P<0.01)。 结论 DADS能够促进BMSCs成骨分化,其促成骨机制是通过激活Wnt/β⁃catenin信号通路实现。
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