【摘 要】
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研究背景和目的:炎症性骨溶解发生的主要原因是炎性细胞因子的产生如IL-1β、IL-6和TNFα等。这些炎性因子可以刺激破骨细胞的募集和激活,致使它的骨吸收功能增强,从而引发骨代谢平衡紊乱。破骨细胞作为唯一可以发挥骨基质吸收功能的细胞,在炎症性骨溶解的发生机理中极其重要。深入认识破骨细胞吸收骨骼的机制以及调节其分化和活性的细胞因子可提供基于机制或细胞因子的潜在治疗靶点,以预防炎症性骨丢失。尽管目前的
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研究背景和目的:炎症性骨溶解发生的主要原因是炎性细胞因子的产生如IL-1β、IL-6和TNFα等。这些炎性因子可以刺激破骨细胞的募集和激活,致使它的骨吸收功能增强,从而引发骨代谢平衡紊乱。破骨细胞作为唯一可以发挥骨基质吸收功能的细胞,在炎症性骨溶解的发生机理中极其重要。深入认识破骨细胞吸收骨骼的机制以及调节其分化和活性的细胞因子可提供基于机制或细胞因子的潜在治疗靶点,以预防炎症性骨丢失。尽管目前的治疗剂对破骨细胞介导的骨质流失有效,但存在的副作用风险使这些药物无法长期使用。PI3K-AKT信号通路在破骨细胞的分化过程中发挥着关键的作用。Leniolisib(CDZ173)是高效选择性的PI3Kδ小分子抑制剂,本课题研究了CDZ173对破骨细胞的分化和功能抑制作用以及缓解LPS诱导的部分骨溶解作用,并进一步探索其分子机制。方法:(1)体外实验:首先从C57BL/6J小鼠的股骨和胫骨提取骨髓源巨噬细胞(bone marrow derive macrophages,BMMs),然后采用CCK-8试剂盒检测CDZ173对30 ng/m L M-CSF刺激BMMs的增殖作用。进一步采用TRAP染色观察CDZ173对破骨细胞分化的影响。其次,设计肌动蛋白骨架荧光实验和羟基磷灰石细胞板骨吸收实验用于检测CDZ173对破骨细胞吸收骨基质功能的影响。同时运用RT-PCR实验检测不同浓度的CDZ173对破骨细胞相关特异性基因表达的影响。此外,采用Western blotting实验检测CDZ173对破骨细胞相关信号通路PI3K-AKT、NF-κB及MAPK的影响。最后,ALP和ARS染色用于观察CDZ173对成骨细胞分化和矿化的影响。(2)体内实验:LPS小鼠骨溶解模型的构建:采用随机抽样的方法把6-8周龄雄性的C57BL/6J小鼠分为4组(Sham组,LPS组,CDZ173(2.5mg/kg)+LPS组和CDZ173(5 mg/kg)+LPS组)。实验结束后获取小鼠颅盖骨以进行Micro-CT分析。结果:(1)体外实验:(1)在本研究课题,我们首先在细胞实验发现CDZ173在安全剂量范围内有效抑制破骨细胞的形成。(2)通过骨吸收实验发现CDZ173抑制破骨细胞肌动蛋白带的融合,并减小破骨细胞吸收羟基磷灰石板的面积。(3)通过RT-PCR实验,我们在基因层面上观察到CDZ173可以降低破骨细胞的Dc-stamp、Ctsk、Mmp-9、Trap、c-Fos和NFATc1基因表达。(4)在分子机制层面进一步发现CDZ173抑制PI3K-Akt、ERK和JNK信号通路的活化,并且抑制下游转录因子蛋白c-Fos和NFATc1的表达。(5)通过ALP和ARS染色观察到CDZ173对成骨细胞的形成和矿化无影响。(2)体内实验:经Micro-CT扫描结果分析发现LPS组相对于Sham组颅盖骨的骨量明显缺失,且具有显著统计学意义;而经5 mg/kg CDZ173处理后得到明显改善。结论:CDZ173通过抑制RANKL刺激的PI3K-Akt、ERK和JNK信号通路活化来下调破骨细胞相关基因表达,进而抑制破骨细胞分化和功能,从而缓解LPS诱导局部骨溶解的进展。
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