雌激素作用下FGFR1对成骨细胞增殖分化及RSK2表达影响的研究

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背景:骨质疏松症是临床常见的一种骨骼退行性疾病,它的发生是因为骨重建的动态平衡被打破。雌激素能够通过复杂的分子机制影响成骨细胞的功能,促进骨改建。FGF/FGFR信号为成骨过程当中的重要调节因子,对骨骼的发育、形成和修复过程具有重要的生理意义,成纤维细胞生长因子I型受体(FGFR1)是出生后成骨细胞表达的主要FGFRs.P90核糖体S6蛋白激酶(RSK2)是位于Raf-MEK-ERK级联信号通路下游的一类具有重要作用的效应分子,可以通过多种细胞内蛋白的磷酸化过程调节细胞的分裂、分化和存活等。前期实验中,我们应用17-p雌二醇(浓度为10-8mol/L)作用于MC3T3-E1细胞株,培养5天后,通过全基因组基因芯片技术,发现FGFR1和RSK2的基因表达明显增强,提示FGFR1和RSK2在成骨细胞对雌激素的反应信号调控中可能起重要作用。因此,进一步研究雌激素作用下FGFR1与RSK2间的相互联系及通讯对成骨细胞的影响和作用机制,可以揭示骨形成和改建的发生机理,同时也为牙槽骨的改建塑形,骨质疏松症及相关骨疾病的治疗提供重要靶点。目的:本实验拟采用特异性FGFR1受体抑制剂PD166866,对体外培养的MC3T3-E1细胞株施加雌激素,结合MTT、ALP、Westernblot和RT-PCR检测,以研究雌激素作用下FGFR1对成骨细胞增殖分化的作用,通过检测通路中RSK2因子的表达,确定雌激素是否通过FGFR1作用于RSK2影响成骨细胞的增殖分化,从而针对这个机制和过程制定有效的应对策略,为相关骨疾病的治疗提供新思路。方法:1.小鼠成骨细胞MC3T3-E1细胞系体外培养。2.实验分为四组,即空白对照组,FGFR1抑制剂(5×10-8mol/L的PD166866)组,雌激素(10-8mol/L 的 17-β雌二醇)组,雌激素(10-8mol/L的17-p雌二醇)+FGFR1抑制剂(5×10-8mol/L的PD166866)组。3.应用MTT技术和ALP技术分别检测四组细胞的增殖能力和分化活性。4.应用免疫印迹技术(Western blot)分别检测四组细胞的RSK2及其磷酸化水平和OCN的表达水平。5.应用RT-PCR技术对Runx2 mRNA的表达水平进行检测。6.采用SPSS17.0对数据进行统计分析。结果:1. MC3T3-E1细胞生长状况良好。2.细胞增殖情况(MTT):与空白对照组相比,雌激素组细胞增殖活性增加,差异有统计学意义(P<0.05);加入FGFR1抑制剂后,细胞增殖活性降低(P<0.05)。3.细胞分化情况(碱性磷酸酶ALP):与空白对照组相比,雌激素可增加细胞碱性磷酸酶的表达(P<0.05):加入FGFR1抑制剂后,雌激素组和非雌激素组的碱性磷酸酶活性均增加(P<0.05)。4. Westernblot免疫印迹实验检测RSK2、p-RSK2及OCN蛋白表达水平:结果显示四个组的RSK2表达水平没有显著性差异(P>0.05);17-p雌二醇作用下RSK2的磷酸化水平及OCN的表达明显增加(P<0.05); FGFR1抑制剂组的RSK2的磷酸化水平及OCN的表达也增加(P<0.05);17-p雌二醇+FGFR1抑制剂联合刺激组与仅加入FGFR1抑制剂或雌激素组相比,RSK2的磷酸化水平及OCN蛋白表达量上调,有统计学意义(P<0.05)。5.成骨分化相关基因Runx2的mRNA表达水平:结果显示,17-p雌二醇作用下,Runx2的mRNA表达上调,有统计学意义(P<0.05);加入FGFR1抑制剂后,Runx2 mRNA表达水平也升高(P<0.05);17-β雌二醇+FGFR1抑制剂联合刺激组与仅加入FGFR1抑制剂或雌激素组相比,Runx2mRNA表达增加,有统计学意义(P<0.05)。结论:1. FGFR1参与了雌激素作用下成骨细胞活性的调节。FGFR1信号可以促进成骨细胞的增殖,抑制分化。2.抑制FGFR1可引起RSK2磷酸化水平增高,雌激素通过FGFR1与RSK2调控成骨作用的机制还有待于进一步研究。
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