论文部分内容阅读
[背 景]2型糖尿病性骨质疏松症(Type 2 diabetic osteoporosis,T2DOP)是一种由2型糖尿病(Type 2 diabetes mellitus,T2DM)导致的一种的骨代谢性并发症,致残率和致死率都较高,为患者家庭和社会造成了沉重负担。骨密度在T2DOP患者中仍存在争议,但可以明确的是,受损的骨转换是T2DOP的主要原因。恒古骨伤愈合剂(OsteoKing,OK)除了众所周知的治疗新旧骨折、股骨头坏死等病症,越来越多的研究显示其具有治疗绝经后骨质疏松的可能性,但其治疗T2DOP的潜力和机制罕见报道。[目 的]本研究的目的首先是探讨恒古骨伤愈合剂对2型糖尿病性骨质疏松的改善作用。其次,研究此改善作用是否与血糖、炎症、晚期糖基化终末产物、IGF-1/β-cate nin轴和OPG/RANKL/RANK系统有关。最后,探索晚期糖基化终末产物是否介导IGF-1/β-catenin信号通路和OPG/RANKL/RANK系统,以及恒古骨伤愈合剂在晚期糖基化终末产物暴露下对这两条通路以及成骨细胞矿化是否有干预作用。[方法]选择瘦素受体缺陷(db/db)小鼠为T2DOP的动物模型,监测恒古骨伤愈合剂治疗过程中的一般特性(空腹血糖、体重、摄食量、饮水量、葡萄糖敏感性、胰岛素抵抗),采用酶联免疫吸附测定血清骨形成标志物I型前胶原羧基端肽(Procollagen I C-Terminal propeptide,PICP)以及 Ⅰ型原胶原 N 端前肽(Procollagen I N-Terminal propeptide,PINP),炎性细胞因子肿瘤坏死因子-α(Tumor necrosis factor-α,TNF-α)和白细胞介素-1(Interleukin-1,IL-1),尿液骨吸收标志物Ⅰ型胶原交联N-末端肽/尿肌酐(Cross-linked N-telopeptide of type I collagen/Urine creatinine,NTX-1/μCr)及血清晚期糖基化终末产物(Advanced glycosylation products,AGEs)的含量,通过三点弯曲试验和伊红-苏木素染色分别评估胫骨强度和股骨小梁形态以及成脂分化。采用免疫印迹测定碱性磷酸酶蛋白表达以及茜素红染色检测高糖分化培养的MC3T3-E1成骨细胞的分化和矿化。采用免疫印迹法和免疫组化分析方法检测db/db小鼠胫骨和股骨,以及高糖分化培养和AGEs分化培养的MC3T3-E1成骨细胞中胰岛素样生长因子-1(Insulin-like growth factor-1,IGF-1)、β-连环蛋白(β-catenin)、骨保护素(Osteoprotegerin,OPG)、核因子 κB 受体活化因子配体(Receptor Activator for Nuclear Factor-κB Ligand,RANKL)和核因子-κB 受体活化因子(Receptor Activator for Nuclear Factor-κ B,RANK)的蛋白表达。采用免疫印迹法检测高糖分化培养的MC3T3-E1成骨细胞的AGEs分泌和RAGE诱导,采用茜素红染色检测AGEs分化培养的MC3T3-E1成骨细胞的矿化。[结 果]OK给药显著降低了 db/db小鼠的空腹血糖水平和胰岛素抵抗,而这并不依赖于摄食量、饮水量和体重的影响。OK治疗增加了 db/db小鼠降低的血清骨形成标志物PICP以及PINP,降低了尿液骨吸收标志物NTX-1/μCr。OK治疗改善了db/db小鼠的股骨小梁形态并较少了脂肪细胞数量,以及显著增加了胫骨最大负荷、极限位移、刚度等骨强度特性参数。OK治疗降低了 db/db小鼠血清炎性细胞因子TNF-α和IL-1以及血清AGEs的表达。免疫组化染色和western blotting结果显示,OK显著增加了 db/db小鼠左胫骨和左股骨中IGF-1、β-catenin、OPG和OPG/RANKL的蛋白表达,显著降低RANKL蛋白表达,并且显著降低db/db小鼠左胫骨RANK蛋白表达。进一步通过体外实验验证发现,OK刺激了高糖分化培养的MC3T3-E1成骨细胞的碱性磷酸酶蛋白表达以及骨钙沉积能力。免疫组化染色和western blotting结果显示,OK显著增加了高糖分化培养或AGEs分化培养的MC3T3-E1成骨细胞中IGF-1、β-catenin、OPG和OPG/RANKL的蛋白表达,显著降低AGEs分化培养的MC3T3-E1细胞中的RANKL蛋白表达。此外,OK显著抑制了高糖分化培养的MC3T3-E1成骨细胞的AGEs分泌和RAGE诱导。OK刺激了 AGEs分化培养的MC3T3-E1成骨细胞的骨钙沉积能力。[结 论]OK可能通过降血糖、抗炎、抑制AGEs、激活IGF-1/β-catenin通路以及OPG/RANKL/RANK通路改善T2DOP受损的骨重塑、小梁骨形态和骨强度。并且,OK可以通过抑制AGEs对上述两条通路的抑制作用发挥治疗效果。为OK治疗2型糖尿病性骨质疏松症提供理论上的依据和支撑。