摘要目的:假体周围骨溶解(PPO)是全关节置换术最常见的并发症,常导致假体植入失败和翻修手术。已有研究表明,假体表面磨损颗粒引起的破骨细胞异常形成和骨丢失是PPO的主要致病原因。Hedgehog(Hh)信号通路已被证明在成骨分化过程中发挥重要作用,但Hh信号通路激活对破骨细胞分化的直接作用目前仍存在争议。本文旨在研究Hh信号通路调控破骨细胞分化的作用及分子机制,并进一步探究其在预防磨损颗粒诱导的骨溶解中的治疗潜力。<br> 方法:(1)在0到32μM的区间内设置浓度梯度,通过CCK-8实验评估不同浓度Purmorphamine(PM)处理48、72、96h后对BMMs增殖的影响;(2)用非毒性浓度(0、0.5、1、2μM)的PM处理BMMs2天,通过qPCR检测Hh信号通路靶基因Glil的mRNA表达水平;(3)用非毒性浓度(0、0.5、1、2μM)的PM处理经50ng/mLRANKL诱导的BMMs6天,通过抗酒石酸酸性磷酸酶(TRAP)染色、F-肌动蛋白环(F-actinring)染色和骨吸收实验,评估Hh信号通路激活对破骨细胞分化的影响;(4)用非毒性浓度(0、0.5、1、2μM)的PM处理经50ng/mLRANKL诱导的BMMs6天,利用qPCR检测Hh信号通路激活对破骨细胞特异性基因Nfatc1、c-Fos、Acp5、Oscar、Ctsk、Dcstamp、Atp6v0a3、Atp6v0d2mRNA表达水平的影响;(5)用2μMPM及等量溶剂处理经50ng/mLRANKL诱导的BMMs,收集0、1、3天的蛋白,通过WesternBlot评估Hh信号通路激活对破骨分化关键转录因子NFATc1、c-Fos蛋白表达水平的影响;(6)用2μMPM及等量溶剂预处理BMMs4h,用50ng/mLRANKL刺激0、5、15、30、60min后收集蛋白,通过WesternBlot评估Hh信号通路激活对NF-κB/PI3K-AKT/MAPKs信号通路的影响;(7)建立Ti颗粒诱导小鼠颅骨骨溶解模型,通过Micro-CT、H&E染色和TRAP染色评估PM的体内治疗效果。<br> 结果:(1)2μM及以下的PM浓度处理96h对BMMs增殖无明显影响;(2)qPCR结果显示PM处理后剂量依赖性地诱导Glil的转录,表明PM在BMMs中激活Hh信号;(3)TRAP染色显示,TRAP+多核破骨细胞的数量和大小均显著减少,且呈剂量依赖性。F-actinring染色显示F-肌动蛋白环的数量和大小均呈剂量依赖性减少,且在2μMPM处理的细胞中,F-肌动蛋白环的形成几乎完全被破坏。在骨吸收实验中,PM以剂量依赖的方式减少骨吸收坑的形成;(4)破骨细胞特异性基因Nfatc1、c-Fos、Acp5、Oscar、Ctsk、Dcstamp、Atp6v0a3、Atp6v0d2经PM处理后均显著下调在mRNA水平的表达,且呈剂量依赖性;(5)WesternBlot结果显示,经2μMPM处理后,NFATc1和c-Fos在破骨分化过程中的蛋白表达水平受到明显抑制;(6)RANKL刺激能显著增加p65和AKT的磷酸化水平,而PM处理对p65和AKT的磷酸化水平均无显著影响,且RANKL诱导的p65核易位在经PM处理的BMMs中没有显著改变。PM在经RANKL处理后5和15min显著降低了JNK的磷酸化水平而不影响p38和ERK的磷酸化水平,提示Hh信号可能特异性地抑制RANKL诱导的JNK通路的激活;(7)Ti颗粒在对照处理的小鼠颅骨中引起大量骨丢失,而PM治疗可以以剂量依赖的方式有效减轻这种破坏。<br> 结论:Hh信号通过负向调控JNK/c-Fos-NFATc1信号级联,在体外直接抑制RANKL介导的破骨细胞的形成,且显著减少了Ti颗粒诱导的小鼠颅骨骨溶解模型中破骨细胞的形成和骨破坏。
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