检索历史 清除

摘要目的：三氧化二砷（As2O3）和亚砷酸钠（Sodiumarsenite）为常见的无机砷化合物，亚砷酸钠是受砷污染的饮用水中最常见的化合物形，毒性仅次于三氧化二砷。研究表明，亚砷酸盐可以抑制骨形成，促进骨吸收，减少骨量，长期暴露As2O3会导致骨质疏松等。然而，亚砷酸盐对骨细胞及其微环境的影响及参与骨病变的机制尚不清楚。本研究探讨长期低剂量亚砷酸钠暴露对骨重塑、骨陷窝-小管系统和骨质量的影响，解析砷引发脆性骨折可能原因，为降低骨疾病发病风险和骨修复提供新的研究方向。<br>　　方法：建立MLO-Y4细胞染毒模型（0μM，5μM，10μM，20μM，48h）和长期低剂量亚砷酸钠饮水暴露小鼠模型（10mg/L，3个月）。体内研究首先通过微计算机断层扫描（μCT）检测骨的微观结构；机械载荷分析了骨材料的力学性能；RT-qPCR检测酸性磷酸酶5（ACP5）、组织蛋白酶K（CTSK）、基质金属蛋白酶2/13/14（MMP2/13/14）等相关基因的表达；免疫组织化学、透射电镜和共聚焦显微镜观察并定量分析骨细胞陷窝和小管的显微结构变化；体外研究通过结晶紫染色和CCK-8试剂盒检测亚砷酸钠对MLO-Y4细胞增殖和凋亡的影响；鬼笔环肽染色检测亚砷酸钠对MLO-Y4细胞形态的影响；吖啶橙染色检测MLO-Y4胞周基质酸化情况；小麦凝集素检测MLO-Y4胞周基质生成；碱性磷酸酶染色以及茜素红染色分别观察成骨细胞分化能力和矿化能力；RT-qPCR检测MLO-Y4细胞PLR及酸化相关基因的表达，并检测3T3-E1细胞成骨相关基因的表达。<br>　　结果：与对照组相比，体内研究结果表明：（1）处理组小鼠的股骨骨小梁骨量和骨密度降低，皮质骨无差异；（2）处理组小鼠股骨骨干的强度和胫骨的弹性模量降低，骨脆性增加；（3）ACP5、CTSK、MMPs等PLR基因的mRNA表达水平显著上调，相关蛋白的表达增加；（4）亚砷酸钠小鼠皮质骨骨小管连接受损，骨小管密度降低；（5）骨陷窝-小管系统的显微结构明显异常。体外研究表明：（1）亚砷酸钠抑制MLO-Y4细胞增殖，促进细胞凋亡，影响骨细胞形态；（2）亚砷酸钠促进骨细胞酸化；（3）亚砷酸钠抑制骨细胞胞周基质的生成；（4）抑制3T3-E1细胞成骨分化和矿化的能力；（5）MLO-Y4细胞中ACP5、CTSK、MMPs等PLR相关基因的mRNA表达水平显著上调；（6）Col1a1、Osterix、OCN、RunX-2等成骨相关基因的mRNA表达水平显著下调。<br>　　结论：亚砷酸钠可致骨细胞PLR相关酶的高表达，骨细胞微环境稳态失衡，并通过酸化招募破骨细胞吸收胞周基质，使小鼠骨力学性能降低，致骨质受损。