CXCL2通过抑制成骨细胞分化影响骨质疏松发病的机制研究
一、前言骨形成过程和成骨细胞关系密切。成骨细胞分化受体内多种因子及信号通路影响或调控。
MAPK信号通路可介导体内多种反应,其下游ERK1/2通路激活可促进成骨细胞内RUNX2的表达,以发挥促进成骨细胞分化的调控作用。趋化因子CXCL2在人体内多种器官均可表达并分泌,其中以肝脏及骨骼表达量最高。
通过与膜受体CXCR1及CXCR2特异性结合激活下游信号转导,其下游包括ERK1/2通路。近年来研究发现趋化因子可参与人体内非免疫相关反应,但尚未有研究涉足CXCL2是否可影响骨形成。
二、目的探讨CXCL2与骨质疏松间的关系及其对骨形成和成骨分化的影响,研究其具体分子生物学机制,旨在拓展对趋化因子的认识,同时为骨质疏松症的治疗提供新的思路。三、材料和方法临床经筛选后共收集外周血标本20例,髓腔血标本16例。
按患者双光子骨密度结果分组。ELISA检测标本中CXCL2表达量,对比差异,分析外周髓腔血中CXCL2与骨密度的相关性。
建立去卵巢小鼠(OVX)骨质疏松小鼠模型。免疫荧光双染标记OCN及CXCL2,观察成骨细胞内CXCL2表达量,计算CXCL2+OCN+细胞与总成骨细胞数比值。
为OVX及老年骨质疏松小鼠行髓腔注射CXCL2中和抗体。Micro-CT对比骨密度参数差异。
免疫组化染色对比成骨细胞数与骨小梁面积比值。通过RNA干扰及质粒转染敲低或过表达CXCL2。
CCK8检测增殖能力,流式细胞术检测凋亡率。应用Real-time PCR、Western
blot检测RUNX2、OCN表达量,并行ALP及茜素红染色评价分化、矿化能力。
最后将细胞联合处理SCH772984或C6神经酰胺行拯救实验,检测pERK1/2、RUNX2及OCN表达量,并行成骨分化染色。四、结果髓腔血标本CXCL2表达量显著高于外周血,并与骨密度呈显著负相关,骨质疏松组患者CXCL2显著高于对照组。
OVX小鼠成骨细胞CXCL2表达量明显多于假手术组,CXCL2+成骨细胞比值显著高于假手术组。抗体注射组骨小梁表面成骨细胞数显著多于正常对照组,成骨细胞数/骨小梁面积前者显著高于后者,Micro-CT证实中和CXCL2可有效改善骨质疏松。
CXCL2过表达后,CCK8增殖曲线变得更为平缓,RUNX2及OCN的表达受到抑制,碱性磷酸酶表达及矿化结节则显著减少;敲低CXCL2后则出现相反结果。联合处理SCH772984及C6神经酰胺均可逆转原有转染后细胞的功能变化。
五、结论CXCL2与骨质疏松显著相关,并呈现向骨组织积聚趋势;骨质疏松小鼠成骨细胞CXCL2表达量升高;中和CXCL2可有效缓解小鼠骨质疏松进展,促进骨形成;成骨细胞内CXCL2通过降低RUNX2上游ERK1/2通路的活性抑制成骨细胞分化,从而发挥抑制骨形成的作用;CXCL2有望成为未来治疗骨质疏松的新靶标。
CXCL2通过抑制成骨细胞分化影响骨质疏松发病的机制研究
