香青兰总黄酮调节MEK

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收稿日期:2021G03G01
作者简介:王俊井(1988 )
,男,硕士,主治医师,主要从事骨关节疾病的相关研究.香青兰总黄酮调节M E K /E R K 信号通路
诱导B M S C s 增殖及成骨分化的作用
王俊井,邵银初,谌少波,李㊀浩
(中国人民解放军联勤保障部队908医院骨科,南昌330002
)摘要:目的㊀探讨香青兰总黄酮对骨髓间充质干细胞(B M S C s )增殖㊁分化及其对M E K /E R K 蛋白表达的影响.方法㊀颈椎脱臼处死4周龄雌性S D 大鼠,分离㊁培养B M S C s ,按香青兰总黄酮处理浓度的不同将B M S C s 分为:空白对照组㊁阳性对照组(50μg m L -1抗坏血酸+10mm o l L -1β甘油磷酸钠+1
0-8m o l L -1地塞米松)㊁香青兰总黄酮高(100μg m L -1)㊁中(50μg m L -1)㊁低(25μg
m L -1)3个不同浓度组.24h 后检测细胞存活率(C C K G8法);7d 后行碱性磷酸酶(A L P )染色及A L P 比活性测定;24h 后采用W e s t e r nb l o t i n g 法检测M E K 1和E R K 1蛋白表达水平.结果㊀随着香青兰总黄酮干预浓度的增加,B M S C s 胞浆内棕红色逐渐加深,且咖啡色颗粒逐渐变大㊁增多.与空白对照组比较,香青兰总黄酮低㊁中㊁高浓度组和阳性对照组B M S C s 存活率㊁A L P 比活性和M E K 1㊁E R K 1蛋白表达水平均依次升高,且各浓度组显示出浓度依赖性(均P <0.05
);香青兰总黄酮高浓度组和阳性对照组检测结果相似,差异无统计学意义(P >0.05).结论㊀香青兰总黄酮可诱导B M S C s 增殖及分化,其机制可能是香青兰总黄酮通过激活M E K /E R K 信号通路蛋白诱导B M S C s 向成骨细胞分化.
关键词:香青兰总黄酮;骨髓间充质干细胞;增殖;分化;动物实验,大鼠中图分类号:R G332㊀㊀㊀文献标志码:A㊀㊀㊀文章编号:2095G4727(2022)01-0038-05
D O I :10.13764/j
.c n k i .n c d m.2022.01.007E f f e c t s o fT o t a l F l a v o n o i d s f r o m D r a c o c e p h a l u m O d o r a t u mo n P r o l i f e r a t i o na n dO s t e o g e n i cD i f f e r e n t i a t i o no fB M S C s b y
R e g u l a t i n g M E K /E R KS i g n a l i n g P a t h w a y
W A N GJ u n Gj i n g ,S H A OY i n Gc h u ,C H E NS h a o Gb o ,L IH a o (D e p a r t m e n t o f O r t h o p e d i c s ,t h e 908t h
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d i s l o c a t i o n ,a n dB M S C sw
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o t h e c o n c e n t r a t i o n s o f t o Gt a l f l a v o n o i d s f r o m D r a c o c e p h a l u mo d o r a t u m ,B M S C sw e r e d i v i d e d i n t o b l a n k c o n t r o l g r o u p ,p o s i Gt i v e c o n t r o l g r o u p (10mm o l L -1βGg l y c e r o p h o s p h a t e +50μg m L -1a s c o r b i c a c i d +10-8m o l L -1d e x a m e t h a s o n e ),h i g h Gd o s e g r o u p (100μg m L -1t o t a lf l a v o n o i d s ),m e d i u m Gd o s e g r o u p
(50μg m L -1t o t a l f l a v o n o i d s ),a n dl o w Gd o s e g r o u p (25μg m L -1t o t a l f l a v o n o i d s ).A f t e r24h o u r s o f t r e a t m e n t ,c e l l v i a b i l i t y w a sm e a s u r e db y C C K G8a s s a y a n d t h e e x p
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s .R e s u l t s ㊀W i t h t h e i n c r e a s e i nd o s e s o f t o t a l f l a v o n o i d s f r o mD r a c o c e p h a l u mo d o r a t u m ,t h e b r o w n i s h r e dw a s g r a d u a l l y d e e p e n e d i n t h e c y t o p l a s mo f B M GS C s ,a n dt h eb r o w n g r a n u l e s g r a d u a l l y b e c a m el a r g e ra n d m o r en u m e r o u s .C o m p
a r e d w i t ht h e 8
3南昌大学学报(医学版)2022年第62卷第1期㊀J o u r n a l o fN a n c h a n g U n i v e r s i t y
(M e d i c a l S c i e n c e s )2022,V o l .62N o .1 Copyright©博看网 . All Rights Reserved.
b l a n k
c o n t r o l g r o u p,c e l lv i a b i l i t y,s p e c i f i ca c t i v i t y o fA L Pa n de x p r e s s i o no f M E K1a n dE R K1w e r e i n c r e a s e db y t r e a t m e n tw i t ht o t a l f l a v o n o i
d s f r o m D r a c o c
e p h a l u m o d o r a t u mi nad o s eGd eGp e n d e n tm a n n e r(P<0.05).T h e r ew e r en os i g n i
f i c a n td i f f e r e n c e s i nt h e s e i n d e x e sb e t w e e nh i
g hGd o s e g r o u p a n d p o s i t i v e c o n t r o l g r o u p(P>0.05).C o n c l u s i o n㊀T o t a l f l a v o n o i d s f r o m D r a c o c e p hGa l u mo d o r a t u mc a n i n d u c e p r o l i f e r a t i o na n dd i f f e r e n t i a t i o no fB M S C s t
h r o u g ha c t
i v a t i n g M E K/ E R Ks i g n a l i n gp a t h w a y a n d i n d u c i n g B M S C s t od i f f e r e n t i a t e i n t oo s t e o b l a s t s.
K E Y W O R D S:t o t a l f l a v o n o i d s f r o m D r a c o c e p h a l u mo d o r a t u m;
b o n em a r r o w m e s e n
c h y m a l s t e mc e l l s;p r o l i f e r a t i o n;
d i f f
e r e n t i a t i o n;
a n i m a l l a
b o r a t o r y,r a t s
㊀㊀随着年龄的逐渐增长,特别是妇女绝经后雌激素的减少,骨髓间充质干细胞(B M S C s)分化的成骨细胞逐渐减少,破骨细胞生成增多,从而引起骨质疏松症,容易导致老年人病理性骨折,因此促进B MGS C s向成骨细胞分化,对于骨质疏松症的防治具有重要意义[1].香青兰是兰科青兰属植物,广泛分布于我国西南地区,可入药,具有清热解毒㊁利咽止咳㊁凉肝止血之功效,主要用于呼吸道感染性疾病的治疗,临床上也用来治疗原发性高血压㊁冠状动脉粥样硬化性心脏病等心血管疾病[2].近年来,随着中医的快速发展,对香青兰的研究愈加深入,从中分离出的黄酮类化合物受到重点关注,因其广泛的生物学功能,成为各研究学者的研究热点[3].香青兰总黄酮具有调节内分泌和心血管系统的功效,对该类疾病效果显著,其内分泌调节功能使其对骨髓微环境的改变成为可能[4].细胞外调节蛋白激酶(E R K)包括E R K1和E R K2,其能够将信号从细胞表面受体传导至细胞核受体[5].作为分裂原的活化抑制剂,M E K1㊁M E K2可通过调节T y r和T h r双位点的磷酸化来激活E R K的表达[6].M E K/E R K信号通路还参与多种细胞功能的调控,与多种疾病的发生㊁发展密切相关[7].本研究探讨香青兰总黄酮是否能够通过调节M E K/E R K信号通路蛋白的表达来促进B M S C s细胞向成骨细胞分化,为其作用机制提供可靠的实验依据.
1㊀材料与方法
1.1㊀主要仪器与试剂
T h e r m oS c i e n t i f i c T M M u l t i s k a n T M G O型酶标仪(美国T h e r m oF i s h e r公司);B X53显微镜(日本奥林巴斯公司);胎牛血清(美国S i g m a公司,批号:502198);地塞米松(美国S i g m a公司,批号:514984);香青兰总黄酮(南京建成生物工程研究所,纯度:99.99%,批号:1248548);细胞计数试剂盒8(C C KG8k i t,南京宏哲生物有限公司,批号:201364)㊁碱性磷酸酶(A L P)染色试剂盒㊁A L P比活性试剂盒(武汉赛培生物科技有限公司,批号:20184512㊁20184577);M E K1㊁E R K1蛋白抗体(美国a b c a m公司,批号:201548㊁201574).
1.2㊀实验方法
1.2.1㊀实验动物
S P F级4周龄S D大鼠,雌性,体重60~90g,购自重庆医科大学实验动物中心,动物生产许可证号:S C X K(渝)2018G0003,动物使用许可证号: S Y X K(渝)2018G0027,动物质量合格证号:10124584.本研究已获得中国人民解放军联勤保障部队908医院医学伦理委员会审查和批准,符合动物伦理学实验标准要求.
1.2.2㊀细胞培养与分组
颈椎脱臼处死大鼠,70%酒精浸泡大鼠10m i n,于超净工作台上无菌条件下取出双侧股骨和胫骨,骨剪剪去骨干骺端,采用含10%胎牛血清的D M E M完全培养基(含100U m L-1青霉素+100μg m L-1链霉素的双抗)反复冲洗骨髓腔,冲洗液收集到50m L离心管中,制成细胞悬液,在1000r m i n-1条件下离心10m i n,弃上清,加入D M E M完全培养基,吹打混匀,以5ˑ106个 c m-2的密度接种于细胞培养瓶中,恒温培养箱(37ħ,5%C O2)中孵育48h.待细胞铺满瓶底后给予传代培养,取P3代细胞进行实验.将培养后的细胞分为空白对照组(完全培养基)㊁阳性对照组(50μg m L-1抗坏血酸+10mm o l L-1β甘油磷酸钠+10-8m o l L-1地塞米松)[8]㊁香青兰总黄酮高浓度组(100μg m L-1)㊁香青兰总黄酮中浓度组(50μg m L-1)㊁香青兰总黄酮低浓度组(25μg m L-1)[9].1.2.3㊀C C KG8法检测细胞存活率
用C C KG8法检测B M S C s细胞的活力:胰蛋白酶消化对数生长期的B M S C s细胞2m i n,充分吹打,制作成单细胞悬液,3000r m i n-1离心10m i n 后弃上清,加入含有10%胎牛血清的R P M I1640培
93
王俊井等:香青兰总黄酮调节M E K/E R K信号通路诱导B M S C s增殖及成骨分化的作用
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养基,轻微吹打,重悬细胞,以每孔100μL接种到96孔板,37ħ㊁5%C O2培养24h后更换新的培养基,按实验分组,加入不同浓度的香青兰总黄酮和阳性对照物,各组6个复孔,培养24h,更换培养液后每孔加入10μL C C KG8溶液,持续培养3h,使用B i oGR a d微孔板阅读器读取450n m处的吸光度,重复3次,通过吸光度计算各实验组细胞存活率.1.2.4㊀A L P比活性检测
细胞处理及给药同1.2.2,于6孔板上给药培养7d后,收集细胞于1.5m L离心管中,每管加入400μL的10mm o l L-1T r i sGH C L(含0.1%T r i t o nXG100),吹打混匀,用超声细胞破碎仪破碎细胞,4ħ下10000r m i n-1离心10m i n,取上清液于新的1.5m L离心管中,根据A L P检测试剂盒说明检测细胞A L P活性,再根据蛋白测定试剂盒说明检测蛋白含量,两者比值即为A L P比活性.1.2.5㊀A L P染色
细胞处理及给药同1.2.2,6孔板上培养细胞7d 后取出,弃培养液,P B S冲洗,将固定液加入孔板中,作用1m i n,流水冲洗2m i n,晾干.滴加孵育液,于37ħ恒温箱中孵育15m i n,流水冲洗2m i n,晾干,苏木精染色5m i n,流水冲洗2m i n,晾干,光学显微镜下观察各孔细胞形态.1.2.6㊀M E K1㊁E R K1蛋白表达水平的检测
细胞处理及给药同1.2.2,在无菌操作台上取出24h培养后细胞,弃去培养液,加入胰蛋白酶消化细胞,3000r m i n-1离心10m i n后转移至1.5m L E P重悬,蛋白提取试剂盒提取细胞蛋白,收集于新的1.5m LE P管中.经S D SGP A G E分离后,蛋白转移到硝化纤维素膜上,将膜放在5%脱脂奶粉溶液中封闭2h,然后用特异性抗体M E K1㊁E R K1和βGa c t i n在4ħ条件下孵育12h,P B S溶液清洗3次,每次10m i n,进行二抗孵育2h,然后在L A S4000成像系统上显影.
1.3㊀统计学方法
采用S P S S19.0统计软件对数据进行分析,数据结果以xʃs表示,通过单因素方差分析并采用L S DGt法进行多重比较,P<0.05为差异有统计学意义.
2㊀结果
2.1㊀香青兰总黄酮对B M S C s细胞存活率的影响香青兰总黄酮低㊁中㊁高浓度组和阳性对照组B M S C s细胞存活率显著高于空白对照组,且呈浓度依赖性(均P<0.05),高浓度组和阳性对照组作用相似,差异无统计学意义(P>0.05).见表1.
表1㊀香青兰总黄酮对B M S C s细胞存活率的影响
xʃs 组别n细胞存活率/%
空白对照组㊀㊀㊀㊀㊀3100.00ʃ0.00
香青兰总黄酮低浓度组3112.57ʃ18.12∗香青兰总黄酮中浓度组3132.12ʃ16.03∗ʀ香青兰总黄酮高浓度组3151.52ʃ17.14∗ʀә阳性对照组㊀㊀㊀㊀㊀3152.99ʃ18.39∗ʀә㊀㊀㊀∗P<0.05与空白对照组比较;ʀP<0.05与香青兰总黄酮低浓度组比较;әP<0.05与香青兰总黄酮中浓度组比较.2.2㊀香青兰总黄酮对B M S C s细胞A L P比活性的影响
香青兰总黄酮低㊁中㊁高浓度组和阳性对照组B M S C s细胞A L P比活性显著高于空白对照组,且呈浓度依赖性(均P<0.05),高浓度组和阳性对照组作用相似,差异无统计学意义(P>0.05).见表2.
表2㊀香青兰总黄酮对B M S C s细胞A L P比活性的影响
xʃs 组别n
A L P比活性/
(U g-1 L-1)空白对照组㊀㊀㊀㊀㊀338.96ʃ7.12
香青兰总黄酮低浓度组349.91ʃ8.12∗
香青兰总黄酮中浓度组360.12ʃ8.03∗ʀ香青兰总黄酮高浓度组371.52ʃ7.14∗ʀә阳性对照组㊀㊀㊀㊀㊀372.69ʃ9.39∗ʀә㊀㊀㊀∗P<0.05与空白对照组比较;ʀP<0.05与香青兰总黄酮低浓度组比较;әP<0.05与香青兰总黄酮中浓度组比较.2.3㊀各组B M S C s细胞A L P染色结果
随着香青兰总黄酮干预浓度的增加,B M S C s胞浆内棕红色逐渐加深,且咖啡色颗粒逐渐变大且增多,且香青兰总黄酮高浓度组与阳性对照组染色结果相似.见图1.
2.4㊀香青兰总黄酮对B M S C s细胞M E K1㊁E R K1蛋白表达的影响
香青兰总黄酮低㊁中㊁高浓度组和阳性对照组B M S C s细胞M E K1㊁E R K1蛋白表达量显著高于空白对照组,且呈浓度依赖性(均P<0.05),高浓度组和阳性对照组作用相似,差异无统计学意义(P>0.05).见表3,图2.
04南昌大学学报(医学版)2022年2月,第62卷第1期 Copyright©博看网 . All Rights Reserved.
E
D C B A
㊀㊀A :空白对照组;B :香青兰总黄酮低浓度组;C :香青兰总黄酮中浓度组;D :香青兰总黄酮高浓度组;E :
阳性对照组.
图1㊀不同浓度香青兰总黄酮作用后B M S C sA L P 染色(A L P 染色,200ˑ)
表3㊀香青兰总黄酮对B M S C s 细胞M E K 1㊁E R K 1蛋白表达的影响
x ʃs
组别
n
M E K 1/βA c t i n E R K 1/βA c t i n 空白对照组
30.21ʃ0.06㊀0.24ʃ0.05香青兰总黄酮低浓度组30.31ʃ0.07

0.42ʃ0.07∗香青兰总黄酮中浓度组30.43ʃ0.07∗ʀ
0.59ʃ0.06∗ʀ
香青兰总黄酮高浓度组30.71ʃ0.08∗ʀә0.89ʃ0.05∗ʀә阳性对照组

0.72ʃ0.09∗ʀә
0.91ʃ0.07∗ʀә
㊀㊀∗P <0.05与空白对照组比较;ʀP <0.05与香青兰总黄酮低浓度组比较;әP <0.05与香青兰总黄酮中浓度组比较.
E
D C B A MEK1
ERK1
β-actin
㊀㊀A :空白对照组;B :香青兰总黄酮低浓度组;C :香青兰总黄酮中浓度组;D :香青兰总黄酮高浓度组;E :
阳性对照组.图2㊀不同浓度香青兰总黄酮作用后B M S C sM E K 1㊁E R K 1蛋白印迹
3㊀讨论
㊀㊀B M S C s 又称骨髓源性多能间充质干细胞,
已被证实能向包括骨㊁软骨㊁肌肉和脂肪在内的所有间充
质组织分化[10
].由于其具有多潜能的分化特性,且
细胞易于获得和操作,骨髓基质干细胞已经成为组
织工程应用和再生研究领域的理想候选者[
11
].当上调与基质发育和成熟相关的基因表达时,可导致B M S C s 在增殖完成后发生成骨分化,
在分化过程中,由于基因和蛋白质表达的改变,B M S C s 在细胞外基质矿化开始之前,经历了形态和功能的改
变[
12
].目前香青兰总黄酮是否具有成骨诱导作用尚不清楚,但是其可调节机体内分泌功能㊁改善机体内微环境的作用已被确定,这对B M S C s 的分化可
能具有促进作用[13]
.本研究结果显示,在给予B M G
S C s 不同浓度的香青兰总黄酮干预后,
均可导致B M S C s 分化数量增加,且随着香青兰总黄酮干预浓度的增加,B M S C s 分化数量呈显著递增趋势,呈明显浓度依赖性.活跃的成骨细胞可释放出较多的A L P ,因此A L P 染色和A L P 比活性可以反映出机
体骨形成情况,本研究实验组中A L P 染色颗粒的明显增加和A L P 比活性的升高,均提示B M S C s 向成骨分化.以上结果显示香青兰总黄酮可促进B M G
S C s 向成骨细胞分化,
其原因可能是香青兰总黄酮改善机体骨髓微环境,使得B M S C s 利于分化.
M E K 信号通路是由E R K ㊁c Gj
u n n h 2末端激酶(J N K )和p 383种蛋白激酶级联而成的一种信号通路,它参与多种重要的细胞事件的进程,尤其是细胞
增殖㊁分化和凋亡[14G15
].E R K 通常被有丝分裂原和
生长因子激活,在细胞生长㊁防止凋亡和细胞分化等

4王俊井等:香青兰总黄酮调节M E K /E R K 信号通路诱导B M S C s 增殖及成骨分化的作用
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方面有着重要的调节作用[16].有文献[17]报道E R K 和p38在在骨髓基质细胞成骨分化过程被激活.本研究通过检测骨髓间充质干细胞中A L P比活性㊁M E K1和E R K1信号通路蛋白的表达,证明激活M E K/E R K信号通路中相关蛋白表达,可促进细胞增殖能力.然而,也有研究[18]表明,M E K/E R K信号通路抑制细胞成骨分化,因此,M E K/E R K信号通路在成骨细胞分化中的作用目前尚有争议,使其成为本研究需要重点探讨的内容.本研究从细胞存活率㊁A L P比活性㊁M E K1及E R K1蛋白表达量等方面分析M E K/E R K信号通路在B M S C s成骨分化中的作用,阐明M E K/E R K信号通路在B M S C s 成骨分化中的意义,结果显示M E K/E R K信号通路的激活可能有助于B M S C s成骨分化.其机制可能是香青兰总黄酮引起体内骨髓微环境发生改变,从而导致M E K/E R K信号通路激活,M E K1㊁E R K1相关蛋白表达水平增加,促进B M S C s成骨分化.且在本研究中,随着香青兰总黄酮干预浓度的增加, M E K1㊁E R K1蛋白表达水平呈显著递增趋势,表明香青兰总黄酮能够有效地激活M E K/E R K信号通路,其蛋白表达效果与香青兰总黄酮浓度密切相关,说明香青兰总黄酮可能是一种有效的促成骨分化的药物,而M E K/E R K信号通路就是其作用靶点之一.
综上所述,本研究结果初步证明了香青兰总黄酮可诱导B M S C s增殖及分化,其机制可能是香青兰总黄酮通过激活M E K/E R K信号通路,上调M E K1㊁E R K1相关蛋白表达来实现的,M E K/E R K 信号通路极可能是B M S C s增殖及分化的重要调控靶点.
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(责任编辑:钟荣梅)
24南昌大学学报(医学版)2022年2月,第62卷第1期 Copyright©博看网 . All Rights Reserved.。

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