雌二醇介导SIRT1-FOXO3a对成骨细胞自噬的作用和机制研究

来源 :中国医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:kary_yeah
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目的:骨质疏松症发病率快速增加,其病因与许多因素相关,比如性别、年龄。绝经之后女性出现的骨质疏松,是由于绝经后女性卵巢的功能减退导致自身雌激素水平降低,从而引起的成骨细胞的成骨作用与破骨细胞骨吸收两者相互作用失去平衡,最终造成绝经后女性骨量减少,骨流失速度加快,骨质强度降低的一种代谢性疾病,因而雌激素的减少被认为是造成绝经后女性骨质疏松症的关键因素之一。Sirtuins是一种最初在酵母中的发现的具有转录沉默功能的组蛋白脱乙酰基酶,其在哺乳动物中具有延长寿命的作用而被广泛研究,作为Sirtuin的重要成员,沉默信息调节因子1是依赖烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)的组蛋白脱乙酰酶,据报道,SIRT1参与了许多疾病的控制,比如衰老,抑制肿瘤,能量代谢,抗骨质疏松,糖尿病和心血管疾病。并且SIRTl如何调节骨骼质量已引起更多关注。研究发现,雌激素可以通过受体α(ERα),与配体结合、单磷酸腺苷活化蛋白激酶(AMPK)通过磷酸化作用、沉默信息调节因子2相关酶l(SIRTl)通过去乙酰化修饰等共同调控成骨细胞、破骨细胞的功能,且三者之间存在一定的上下游关系;雌激素通过磷酸化作用来激活AMPK,磷酸化的AMPK二者之间相互作用可参与调控成骨细胞的自噬或凋亡等,以上均提示了17β-E2,AMPK,SIRTl三者在骨质疏松症发病机制中的重要作用。有研究发现,SIRT1的过表达可防止小鼠年龄相关的骨丢失。在成骨细胞或破骨细胞特异性SIRTl敲除的大鼠研究中可导致骨骼形成减少导致骨骼体积减少及吸收。SIRTl已被证明可通过多种底物的脱乙酰作用来调节氧化应激。通过叉头盒O(FOXO)依赖性机制,SIRTl的适度过表达(最高达7.5倍)可保护心脏免受氧化应激,并增加抗氧化剂的表达。研究发现,SIRTl的过表达增加了成骨细胞的骨形成,并通过FOXO3a脱乙酰基作用和氧化应激抑制作用,减少了成骨细胞的凋亡,部分恢复小鼠骨骼生长和成骨的缺陷。因此研究雌激素是否能过增强SIRTl的活性从而对成骨细胞产生怎样的作用,及其通路成为本文的研究重点,有利于进一步探索绝经后女性骨质疏松症发生的机制,并且可以引导该疾病治疗做出更好预测方法、诊断方法、和防治措施。研究方法:(1)首先用不同浓度的17β-E2作用于h FOB1.19成骨细胞24小时,应用荧光自噬检测试剂盒(MDC)检测成骨细胞自噬情况;(2)用蛋白免疫印迹技术检测自噬相关蛋白LC3的表达含量;(3)应用免疫蛋白印迹技术检测AMPK、磷酸化的AMPK、SIRTl蛋白活性的影响;(4)在17β-E2环境中,增强或抑制SIRTl的活性,通过电镜、激光共聚焦显微镜、流式细胞仪观察细胞形态和关键蛋白质的改变;(5)应用免疫印迹技术及实时定量PCR检测17β-E2/SIRT1/AMPK/FOXO3a对细胞自噬相关蛋白BCL-2、Bnip3、m TOR及凋亡相关蛋白caspase-3的影响。结果:(1)17β-E2(10-8M,10-6M)增加成骨细胞的自噬,成骨细胞内LC3II蛋白活性增加;(2)随着17β-E2浓度的增加,SIRTl蛋白表达量增加,且活性增强;(3)17β-E2增加磷酸化AMPK的水平,且AMPK可以增加成骨细胞内SIRTl的活性;(4)SIRTl激动剂SRT1720及抑制剂Ex527可以干预17β-E2/SIRTl对成骨细胞细胞凋亡的负调节作用;(5)应用激光共聚焦显微镜和透视电镜观察成骨细胞内17β-E2/SIRTl可以调节LC3蛋白,并发现SRT1720可以增强成骨细胞内双层膜结构的线粒体自噬小体的数量;(6)介导SIRTl蛋白,17β-E2可以增加自噬相关蛋白Bcl-2和Bnip3的表达,减低m TOR的活性,增加FOXO3a活性。结论:(1)SIRT1在17β-E2介导的成骨细胞自噬作用中起到了关键作用;(2)17β-E2可能通过AMPK/SIRT1/FOXO3a/m TOR通路介导了成骨细胞自噬。
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