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目的:观察不同剂量三氧化二砷对体外培养成骨细胞形态特征的影响;检测不同剂量三氧化二砷对成骨细胞增殖与凋亡的影响及其BMP-2基因表达的影响,以期从基因水平上探讨三氧化二砷对成骨细胞的作用机制,为砷的毒理作用和应用药理学的研究提供实验依据。
方法:不同浓度(100μmol/L、10μmol/L、1μmol/L、0.1μmol/L)的三氧化二砷作用于体外培养的成骨细胞后,进行如下检测:倒置显微镜观察成骨细胞的形态:MTT法检测成骨细胞的增殖:AnnexinV-FITC双染法和TUNEL法检测成骨细胞的凋亡:RT-PCR检测成骨细胞BMP-2基因的表达情况。
结果:①形态学观察显示:100μmol/L组成骨细胞出现核溶解、胞质空泡化现象,无法分辨细胞质和细胞核,10μmol/L组可见部分成骨细胞变圆变小,细胞核固缩、碎裂,细胞膜皱褶、凹陷;1μmol/L组成骨细胞数目众多和分裂相明显;0.1μmol/L组成骨细胞间连接紧密。②MTT法结果显示:100μmol/L和10μmol/L组OD值明显低于对照组,且72hOD值低于48hOD值,统计学比较有显著性差异(P＜0.01):1μmol/L组OD值明显高于对照组,且72hOD值高于48hOD值,统计学比较有显著性差异(P＜0.01);0.1μmol/L组72hOD值与48hOD值比较无统计学意义(P＞0.05),且OD值与对照组比较无统计学意义(P＞0.05)。③AnnexinV-FITC/PI双染法和TUNEL法结果均显示:与对照组凋亡率(8.13％、12.12％)比较,10μmol/L组凋亡率(21.6％、18.4％)升高,有显著性差异(P＜0.01);1μmol/L组凋亡率(5.27％、9-35％)下降,有统计学意义(P＜0.05);0.1μmol/L组凋亡率(7.86％、10.26％)无统计学意义(P＞0.05)。④RT-PCR结果显示:10μmol/L组72hBMP-2基因表达(0.15±0.03)明显低于48hBMP-2基因表达(0.31±0.11),且BMP-2的表达明显低于对照组(0.86±0.13、0.84±0.08),统计学比较有显著性差异(P＜0.01);1μmol/L组72hBMP-2基因表达(0.84±0.06)与48hBMP-2基因表达(0.81±0.22)比较无统计学意义(P＞0.05),且BMP-2基因表达与对照组比较无统计学意义(P＞0.05);0.1μmol/L,组72hBMP-2基因表达(4.49±0.19)明显高于48hBMP-2基因表达(1.29±0.14),且BMP-2的表达明显高于对照组,统计学比较有显著性差异(P＜0.01)。
结论:
1.As2O3对体外培养大鼠成骨细胞增殖和凋亡具有双向调节作用:
2.As2O3对体外培养大鼠成骨细胞BMP-2基因表达具有双向调控作用;
3.As2O3可能通过调控BMP-2基因的表达,影响成骨细胞的增殖和凋亡,从而影响其成骨功能。