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Effects of epimedium pubescens icariine on proliferation and differentiation of human osteoblasts

淫羊藿苷对人成骨细胞增殖与分化的影响



全 文 :淫羊藿苷对人成骨细胞增殖与分化的影响
殷晓雪,陈仲强,党耕町,马庆军,刘忠军
(北京大学 第三医院,北京 100083)
[摘要] 目的:观察淫羊藿苷对人成骨细胞增殖和分化的影响。方法:将人骨髓基质干细胞定向诱导分化为
成骨细胞,取第3,4代细胞,MTT法观察淫羊藿苷对人成骨细胞的增殖作用,碱性磷酸酶(ALP)比活性测定观察淫
羊藿苷对人成骨细胞分化的影响,RTPCR方法检测淫羊藿苷对人成骨细胞 BMP2mRNA表达的影响。结果:浓度
为20μg·mL
-1的淫羊藿苷能够显著促进人成骨细胞的增殖和分化,且使BMP2mRNA的表达升高。结论:淫羊藿苷
具有促进人成骨细胞增殖和分化的作用,这一作用可能与其升高人成骨细胞BMP2mRNA的表达有关。
[关键词] 淫羊藿苷;成骨细胞;增殖;分化
[中图分类号]R2855 [文献标识码]A [文章编号]10015302(2005)04028903
[收稿日期] 20041129
[通讯作者] 殷晓雪,Tel:(010)620176912557,Email:yxx2733
cn@sinacom
淫羊藿为小檗科植物大花淫羊藿 Epimedium
macranthum Moret Decne、 心 叶 淫 羊 藿
EbrevicornumMaxim和箭叶淫羊藿 Esagitatum
Maxim的全草,别名仙灵脾[1]。其主要化学成分为
黄酮、苷和多糖。已有研究表明,淫羊藿总黄酮对摘
除卵巢所致大鼠骨质疏松症有良好的防治作用[2],
而且能够促进体外培养的大鼠成骨细胞的增殖及分
化[3]。作者在以往的实验中,已经建立起由人骨髓
基质干细胞定向诱导分化为成骨细胞的方法[4],为
了进一步了解淫羊藿防治骨质疏松的作用机理,本
实验以淫羊藿苷为研究对象,以增殖和分化为指标,
观察其对人成骨细胞的影响。
1 材料与仪器
DMEM高糖培养基、胰蛋白酶,Trizol试剂为
Gibco产品,TaqDNA聚合酶为 Promege公司产品,
MTT,β甘油磷酸钠,抗坏血酸为 Sigma产品,胎牛血
清为Hyclone兰州合资生产;改良的 Lory法蛋白检
测试剂盒购自邦定泰克公司。BMP2引物由上海申
工合成,βactin引物由赛百胜公司合成。淫羊藿苷
标准品购自中国药品生物制品检定所,编号 0737
200111。
酶标仪(ELX800,Bio-TEKINCAmerica),全
自动生化分析仪(Olympus5400,Japan),PCR仪(Ge
neAmpPCRsystem9700,America)
2 方法
21 人成骨细胞的培养 采取人骨髓基质干细胞
定向诱导分化为成骨细胞的方法,具体步骤如另文
所述[4]。人骨髓取自无代谢性骨病的脊柱手术患
者,术前经患者同意,于术中取髂骨块植骨时,顺便
以骨穿针于伤口处抽吸骨髓约4mL,离心后接种于
75cm培养瓶,5d后半量换液,待细胞完全贴壁融
合后,胰酶消化,传代,换诱导培养基继续培养。诱
导培养基组成:含10%胎牛血清的 DMEM高糖培养
基加入地塞米松、抗坏血酸及β甘油磷酸钠,终浓度
分别为10-8mol·L-1,50μg·mL
-1,10mmol·L-1。取
此法定向诱导的第3,4代细胞进行以下实验。
22 MTT法检测淫羊藿苷对成骨细胞增殖的影响
根据预实验的结果,选取效果最好的20μg·mL
-1
作为淫羊藿的最终实验浓度。将淫羊藿溶解在微量
的DMSO中,用诱导培养液配制为所需浓度。取体
外扩增的第3代成骨细胞,以每孔5×104的浓度铺
于96孔板。实验共分3组,淫羊藿组,对照组,空白
组。每组12个复孔。淫羊藿组加入终浓度为20μg
·mL-1的药液;对照组仅有等量细胞,不加药物;空
白组既无细胞也无药物。各孔均补足培养液至200
μL,CO2孵箱中培养。48h后取出培养板,吸弃培养
液,PBS清洗2遍,每孔加01mLPBS及10μLMTT
(5mg·mL-1),置入温箱中继续培养。4~6h后每孔
加裂解液(含10% SDS的10mmol·L-1HCl)100μL
继续置入温箱中,37℃孵育过夜,酶标仪检测每孔
570nm波长的吸光度,即 A值。此实验重复3遍。
2.3 ALP比活性检测淫羊藿苷对成骨细胞分化的
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中 国 中 药 杂 志
ChinaJournalofChineseMateriaMedica
Vol.30,Issue 4
February,2005
影响 取体外扩增的第3代成骨细胞,以2×105/孔
的浓度铺于 48孔板。同上分为淫羊藿组和对照组
2组,每组6个复孔。CO2孵箱中培养。72h后取出
培养板,吸弃培养液,PBS清洗 2遍,每孔加入细胞
裂解液300μL,细胞刮刀刮掉贴壁细胞,收集每孔细
胞裂解悬液,液氮反复冻融 3次,6000r·min-14℃
离心15min,吸取上清 200μL,一分为二,100μL用
于测定蛋白含量(改良的Lory法蛋白检测试剂盒),
另 100μL在全自动生化分析仪上测定 ALP含量。
ALP含量与蛋白含量的比值即为 ALP的比活性。
本实验重复3遍。
2.4 RTPCR检测BMP2mRNA表达 取体外扩增
的第4代成骨细胞,以每瓶2×106的浓度分别接种
于2个培养瓶,一瓶为淫羊藿组,另一瓶为对照组。
淫羊藿组在细胞接种 8h后加入终浓度为 20μg·
mL-1的淫羊藿苷,对照组不加药物仅加入等量培养
液。CO2孵箱中培养。5d后取出培养瓶,Trizol法提
取RNA,逆转录合成 cDNA;20μL反应体系包括:样
品RNA2μL,5×逆转录缓冲液4μL,MMLV逆转录
酶200,Rnasin25U,随机引物 1μL,dNTPs2μL,
DEPC水补至20μL,37℃温育1h,94℃2min终止
反应。对照管用 TEbufer代替总 RNA,其余均相
同。PCR:取3μL逆转录产物进行 PCR扩增,25μL
反应体系,其中MgCl225μL,4种dNTP各250μmol·
L-1,Taq酶 25U,BMP2上下游引物各 25pmol·
L-1,βactin上下游引物各 10pmol·L
-1。94℃预变
性5min,进入PCR循环:94℃15s,59℃15s,72℃
30s,30个循环后72℃延伸5min。
BMP2上游引物:5’GTCCTGAGCGAGTTC
GAGTT3’;下游引物5’TGAAGCTCTGCTGAG
GTGAT3’。PCR产物308bp[5]。
βactin上游引物:5’CAGGAGATGGCCACT
GCCGCA3’;下游引物:5’TCCTTCTGCATCC
TGTCAGCA3’。PCR产物275bp[6]。
PCR产物行 2%琼脂糖凝胶电泳,于凝胶成像
系统分析照相。
2.5 统计学处理 所有数据均用珋x±s表示,用
SPSS软件对实验数据进行分析,组间比较采用 t检
验。
3 结果
3.1 对细胞增殖的影响 浓度为20μg·mL
-1的淫
羊藿苷能显著促进人成骨细胞的增殖,与对照组比
较 P<005,差异有显著性(表1)。
表1 淫羊藿苷48h对人成骨细胞增殖的影响(珋x±s,n=12)
组别 A570
淫羊藿组/20μg·mL
-1 0686±00391)
对照组 0367±0023
空白对照组 00391±001
注:与对照组比较1)P<005(表2同)
32 对细胞分化的影响 浓度为20μg·mL
-1的淫
羊藿苷能显著提高人成骨细胞的碱性磷酸酶比活
性。与对照组比较 P<005,差异有显著性(表2)。
表2 72hALP比活性测定结果(珋x±s,n=6)
组别 比活性/U·μg
-1
淫羊藿组/20μg·mL
-1 6600876±2663481)
对照组 4021028±128694
33 对 BMP2mRNA表达的影响 加入淫羊藿苷
培养 5d后,人成骨细胞 BMP2mRNA的表达比对
照组显著升高(图1)。
图1 RTPCR检测BMP2mRNA的表达
M:DL2000;1淫羊藿苷作用的人成骨细胞 BMP2和βactinmR
NA扩增产物;2对照组BMP2和βactinmRNA扩增产物
4 讨论
骨质疏松症在世界常见病、多发病中位居第 7
位,中国目前骨质疏松症患者已超过9000万,即每
14人中有 1人患病,绝经后妇女的发病率更高[7]。
由骨质疏松引发的骨折不仅给患者造成身心痛苦,
而且给社会造成巨大的经济负担。因此,骨质疏松
症的预防和治疗势在必行。利用祖国医学的优势,
开发经济、安全、有效的中医药,是防治骨质疏松症
的重要方面。
现代药理学研究证实,淫羊藿具有性激素样作
用,能促进骨髓细胞 DNA合成,促进骨组织蛋白质
合成及促进大鼠成骨细胞生长,同时还能够诱导兔
破骨细胞的凋亡[8]。由于种属的差异,以上基于动
物骨细胞的研究结果并不能完全替代淫羊藿对人骨
细胞的作用。因此,我们采用定向诱导分化骨髓基
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质干细胞的方法培养人成骨细胞,以测定淫羊藿苷
对其增殖和分化的影响,所得结果可能更接近临床。
骨质疏松病理机制的一个重要方面是成骨细胞
的增殖与分化受到抑制,不能形成足量的骨胶原蛋
白和非胶原性蛋白,从而使骨小梁变得稀疏、断裂,
骨质量和骨量均下降。成骨细胞不仅决定骨的形
成,同时也调节破骨细胞对骨的吸收,是骨代谢的主
要功能细胞,其增殖很大程度上决定了最终形成的
骨量。因此防治骨质疏松的关键是提高成骨细胞的
增殖能力和分化水平。作者在预实验中发现,浓度
为5,10μg·mL
-1的淫羊藿苷对成骨细胞的增殖没有
显著影响,40μg·mL
-1淫羊藿苷对成骨细胞的增殖
有一定的抑制作用,而20μg·mL
-1淫羊藿苷对成骨
细胞的增殖有显著的促进作用。因此本实验选择
20μg·mL
-1作为实验浓度。结果表明:20μg·mL
-1
淫羊藿苷能够增加MTT的吸光度值,刺激人成骨细
胞增殖,并且能显著提高人成骨细胞的碱性磷酸酶
比活性。碱性磷酸酶是参与骨代谢的重要蛋白质,
被认为是细胞外基质成熟的早期标志[9],碱性磷酸
酶的活性可以代表成骨细胞的早期分化水平。因
此,可以认为20μg·mL
-1淫羊藿苷能够促进人成骨
细胞分化成熟。
但是淫羊藿通过什么途径促进人成骨细胞的增
殖和分化?为了解答这一问题,作者检测了 BMP2
mRNA的表达,结果表明,淫羊藿苷能使 BMP2mR
NA的表达显著升高。BMP2被认为是 TGFβ家族
活性最高且唯一能单独诱导成骨的因子[10],BMP2
的高表达可以促进成骨细胞的分化。作者的结果表
明淫羊藿苷可能通过上调 BMP2的表达来促进人
成骨细胞增殖和分化。目前尚未见淫羊藿对成骨细
胞调控机制的报道,作者的实验结果为此提供了借
鉴。细胞调控是一个非常复杂的过程,除了 BMP2,
其他细胞因子可能也发挥着重要作用,这些将在以
后的工作中继续探讨。
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Efectsofepimediumpubescensicarineonproliferationand
diferentiationofhumanosteoblasts
YINXiaoxue,CHENZhongqiang,DANGGengting,MAQingjun,LIUZhongjun
(ThirdHospitalofPekingUniversity,Beijing100083,China)
[Abstract] Objective:Tostudytheefectsofepimediumpubescensicarineontheproliferationanddiferentiationofhumanos
teoblasts.Method:Humanosteoblastswereobtainedbyinductinghumanmarowmesenchymalstemcels(hMSCs)directionaly.MTTwas
usedtoobservetheproliferationandactivityofALPwasassayedtoobservethediferentiationofthethirdpassagehumanosteoblastsculturedin
vitro.TheexpressionofBMP2mRNAwascheckedbyRTPCR.Result:Epimediumpubescensicarineatthedoseof20μg·mL
-1increased
greatlytheproliferationanddiferentiationofhumanosteoblastsandpromotedtheexpressionofBMP2mRNA.Conclusion:Epimedium
pubescensicarineenhancesisgnificantlytheproliferationanddiferentiationofhumanosteoblasts,whichmaybemediatedbyincreasingtheex
pressionofBMP2mRNA.
[Keywords] epimediumpubescensicarine;osteoblasts;proliferation;diferentiation [责任编辑 方文贤]
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