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二甲双胍抑制骨细胞ROS产生及激活AKT信号通路改善糖皮质激素性骨质疏松
目的 探究二甲双胍改善糖皮质激素诱发骨质疏松(glucocorticoid induced osteoporosis,GIOP)的作用机制.方法 分别用地塞米松(dexamethasone,DEX,10 μmol/L),DEX(10 μmol/L)+二甲双胍(1 mmol/L)处理MLO-Y4骨细胞,设置空白对照,分别用DCFH-DA探针测定骨细胞内ROS水平差异,Western blot检测AKT和Caspase-3蛋白表达差异,CCK-8实验检测细胞增殖活性,TUNEL染色评估细胞凋亡状态,RT-PCR检测SOD2和Cat相关mRNA表达.构建大鼠GIOP动物模型,通过micro-CT检测相关骨代谢参数值,评估二甲双胍对GIOP大鼠成骨作用的影响.结果 细胞增殖毒性实验显示DEX可降低骨细胞增殖活性,与空白对照组比较差异有统计学意义(P＜0.05),DEX+二甲双胍组细胞增殖活性与空白对照组比较无明显差异.DCFH-DA探针免疫荧光染色显示,空白对照组和DEX+二甲双胍组细胞内ROS水平没有明显差异,而DEX组ROS水平明显高于其他两组,且RT-PCR显示SOD2和Cat mRNA的表达在DEX组中明显降低(P＜0.05),表明酶抗氧化系统的缺陷.TUNEL染色显示DEX组细胞凋亡数量明显增加,而DEX+二甲双胍组和空白对照组无明显差异,且DEX组的Caspase-3表达明显高于DEX+二甲双胍组和空白对照组,表明二甲双胍可以在DEX处理期间减少细胞凋亡数量.与DEX组相比,DEX+二甲双胍组中AKT蛋白高表达,说明二甲双胍可能激活AKT通路.与空白对照组相比,DEX组的显微结构参数值骨小梁厚度(TB.TH)、相对骨体积或骨体积分数(BV/TV)和骨小梁数量(TB.N)均显著降低(P＜0.05),参数骨小梁分离度(Tb.Sp)显著升高(P＜0.05),但DEX+二甲双胍组与空白对照组比较参数值无明显差异.结论 二甲双胍可降低糖皮质激素引起的细胞ROS水平升高,激活AKT信号通路,抑制蛋白水解酶Caspase-3的活性,调控骨细胞增殖凋亡并改善糖皮质激素诱发骨质疏松骨代谢.
关键词： 糖皮质激素诱发骨质疏松 二甲双胍 活性氧 Akt信号通路
