王維剛,王志剛,李大鵬
(吉林醫(yī)藥學(xué)院 附屬465醫(yī)院,吉林 吉林132013)
骨肽具有調(diào)節(jié)骨代謝、刺激成骨細(xì)胞增殖、促進(jìn)新骨形成等藥理作用,多用于骨折和骨折手術(shù)愈合及風(fēng)濕、類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎的治療[1]。堿性磷酸酶(ALP)和骨鈣素(OC)是成骨細(xì)胞分泌的兩種非膠原成分?;钚猿晒羌?xì)胞在早期發(fā)育階段細(xì)胞內(nèi)就富含ALP,后期成熟階段成骨細(xì)胞可產(chǎn)生和分泌骨鈣素[2],因此ALP和OC不僅是成骨細(xì)胞生長和發(fā)育早期和晚期的表型標(biāo)志,同時(shí)是成骨細(xì)胞的功能狀態(tài)的體現(xiàn),是骨形成指標(biāo)。
本實(shí)驗(yàn)研究骨肽對體外培養(yǎng)成骨細(xì)胞中ALP和OC表達(dá)的影響,探討骨肽在成骨細(xì)胞成骨功能中的作用。
1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物 SD乳鼠購自吉林大學(xué)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中心。
1.2 主要試劑 DMEM-H培養(yǎng)基、胎牛血清(美國Gibco公司);骨肽(黑龍江江世藥業(yè)有限公司)OC放射免疫試劑盒(北京中山生物技術(shù)有限公司)。
1.3 方法
1.3.1 顱蓋骨分離成骨細(xì)胞 取1-3d齡小鼠乳鼠20只,無菌條件下取出顱蓋骨,PBS液清洗,置入含有DMEM培養(yǎng)基的培養(yǎng)皿中,剪成碎塊,0.25%胰蛋白酶中消化30min,37℃;血清終止消化,1.0g/LⅠ型膠原酶消化1h,37℃,2次,冷PBS終止消化,吸取上清液,1 000r/min離心8min,培養(yǎng)液沖洗細(xì)胞,以1×106密度將細(xì)胞懸液種植于10%小牛血清的DMEM培養(yǎng)基中,37℃、5%CO2及飽和濕度條件下培養(yǎng)。
1.3.2 骨肽對成骨細(xì)胞作用 骨肽按照濃度分為0.002mg/ml、0.008mg/ml、0.032mg/ml分為三個(gè)劑量,對照組加入基礎(chǔ)培養(yǎng)基。分別在1d、3d、5 d利用生化法檢測細(xì)胞培養(yǎng)液中ALP的含量。骨肽不同劑量繼續(xù)作用后10d和15d,利用ELISA試劑盒檢測OC含量。
與對照組相比(見表1),骨肽濃度為0.002mg/ml時(shí),細(xì)胞上清中ALP含量無明顯改變。隨著骨肽濃度增高,ALP的含量有增高的趨勢,0.008mg/ml組各時(shí)間點(diǎn)與對照組有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P<0.05);0.032mg/ml劑量組各時(shí)間點(diǎn)與對照組相比時(shí)ALP增高更加明顯,統(tǒng)計(jì)學(xué)有顯著性差異(P<0.01)。在10d與15d時(shí)間點(diǎn)檢測OC含量發(fā)現(xiàn)(見表2),與對照組相比0.002mg/ml時(shí),OC含量無明顯改變。0.008mg/ml劑量組在兩個(gè)時(shí)間點(diǎn)OC含量與對照組相比有顯著增加(P<0.05);0.032mg/ml劑量組與對照組相比OC含量在兩個(gè)時(shí)間點(diǎn)有顯著性增高,尤其是10d時(shí)差異明顯(P<0.01)。
表1 不同劑量、不同時(shí)間骨肽對成骨細(xì)胞ALP含量的影響(±s)
表1 不同劑量、不同時(shí)間骨肽對成骨細(xì)胞ALP含量的影響(±s)
*與對照組相比P<0.05,ΔP<0.01
骨肽(mg/ml)ALP in osteoblasts(t/d)1 3 5對照組0.17±0.02 0.18±0.01 0.19±0.02 0.002 0.22±0.01 0.21±0.04 0.21±0.05 0.008 0.38±0.02* 0.37±0.03* 0.35±0.05*0.032 0.45±0.02Δ 0.43±0.02Δ 0.43±0.03Δ
表2 不同劑量、不同時(shí)間骨肽對成骨細(xì)胞OC含量的影響(±s)
表2 不同劑量、不同時(shí)間骨肽對成骨細(xì)胞OC含量的影響(±s)
*與對照組相比P<0.05,ΔP<0.01
0.002 0.008 0.032 10d 1.12±0.02 1.37±0.01 1.63±0.02* 1.71±0.02對照組 骨肽濃度(mg/ml)Δ 15d 1.08±0.01 1.27±0.04 1.44±0.05* 1.57±0.03*
成骨細(xì)胞是維持骨重建的主要細(xì)胞,它來源于骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞,功能是分泌骨基質(zhì),是骨形成過程中重要的功能細(xì)胞。在骨折愈合和骨缺損性疾病中,動(dòng)員成骨細(xì)胞成骨功能,產(chǎn)生骨基質(zhì)是治療的關(guān)鍵[3-5]。
骨肽是從中經(jīng)高科技生物技術(shù)精制提取的一種新型骨病治療藥物,內(nèi)含有多種與骨代謝有關(guān)的生長因子及鈣、磷等元素,具有廣泛的生物學(xué)活性,在體內(nèi)可參與骨鈣的吸收和釋放,調(diào)節(jié)骨代謝的平衡,促進(jìn)骨痂和新血管的形成,因此在臨床上廣泛應(yīng)用于骨折和骨折疏松的治療。
本實(shí)驗(yàn)利用骨肽作用于體外培養(yǎng)的成骨細(xì)胞,系統(tǒng)研究了不同濃度和不同時(shí)間點(diǎn)兩種關(guān)鍵的骨形成指標(biāo)ALP和OC含量的變化,首次研究了骨肽成骨功能的作用特點(diǎn)。結(jié)果顯示:骨肽濃度在0.002 mg/ml時(shí),各時(shí)間點(diǎn)ALP含量變化不明顯,考慮與骨肽濃度過低無法啟動(dòng)成骨分化有關(guān)。0.008mg/ml和0.032mg/ml兩個(gè)劑量組,ALP含量表達(dá)增高,而且存在劑量依賴關(guān)系,證實(shí)骨肽濃度達(dá)到一定作用水平時(shí)可以促進(jìn)成骨細(xì)胞分泌ALP。同時(shí)10 d與15d兩個(gè)時(shí)間點(diǎn),在0.008mg/ml和0.032 mg/ml兩個(gè)劑量組OC明顯增高,也存在劑量依賴關(guān)系。雖然15d組在兩個(gè)濃度劑量OC含量與10 d組相比有下降的趨勢,考慮可能與在10d時(shí)已經(jīng)產(chǎn)生足夠多的OC,而單純的依靠時(shí)間延長已經(jīng)無法促進(jìn)OC的產(chǎn)生,有關(guān)這部分的機(jī)制需要進(jìn)一步的研究。
總之,骨肽能促進(jìn)成骨細(xì)胞分泌產(chǎn)生ALP和OC,以中高劑量組促進(jìn)成骨能力較為顯著。
[1]鄧?yán)辏?雪,范慧紅.骨肽及復(fù)方骨肽注射液降壓物質(zhì)的研究[J].中國生化藥物雜志,2010,31(4)231.
[2]Murray J,F(xiàn)avus MD.Primer on the metabolic bone disease and disorders of mineral metabolism [M].4th ed.Philadelphia(USA):Lippincott Williams & Wilkins,1999.16-18.
[3]Caetano-Lopes J,Canhao H,F(xiàn)onseca JE.Osteoblast and bone formation[J].Acta Reumatol Port,2007,32(2):103.
[4]Frederic Shapiro.Bone development and its relation to fracture repair:The role of mesenchymal osteoblasts and surface osteoblasts[J].European Cells and Materials,2008,15:53.
[5]P.Chavassieux,E.Seeman,and P.D.Delmas.Insights into material and structural basis of bone fragility from diseases associated with fractures:How determinants of the biomechanical properties of bone are compromised by disease[J].Endocrine Reviews,2008,28(2):151.