褪黑素通过改善卵巢摘除大鼠体内炎症状态促进BMSCs成骨研究

作     者：关焕帅 曹若木 赵奕威 张杰闻 李恒 段续东 李沂阳 孔宁 田润 王坤正 杨佩 

作者机构：西安交通大学第二附属医院骨关节外科 

出 版 物：《中国修复重建外科杂志》 (Chinese Journal of Reparative and Reconstructive Surgery)

年 卷 期：2023年

核心收录：

学科分类：1002[医学-临床医学] 10[医学] 

主　　题：褪黑素 骨质疏松症 炎症因子 脂多糖 成骨能力 

摘      要：目的 探讨褪黑素（melatonin,MT）对卵巢摘除（ovariectomy,OVX）大鼠骨量、血清炎症因子水平和对脂多糖刺激下BMSCs培养液中炎症因子水平和成骨能力的影响。方法 将15只12周龄SD大鼠随机分为3组，假手术组大鼠仅接受双侧侧腹部切开缝合，OVX组行双侧OVX术，OVX+MT组在双侧OVX术后进行100mg/（kg·d）MT口服干预。8周后采用ELISA法检测大鼠血液样本中炎症因子IL-1β、IL-6和TNF-α表达水平；用Micro-CT检测股骨远端，观察骨量及骨微结构变化并对骨体积分数、骨小梁厚度和骨小梁数量进行定量检测。取3只3周龄SD大鼠，采用全骨髓培养法提取股骨骨髓中的BMSCs并进行培养，用不同浓度（0、1、10、100、1000μmol/L）MT干预并行细胞计数试剂盒8(cell counting kit 8,CCK-8)法检测细胞活力，筛选最佳浓度MT用于后续实验。将细胞分为成骨诱导组（A组）、成骨诱导+1/5/10μg/mL脂多糖组（B～D组），进行相应干预后用ELISA法检测细胞培养液中IL-1β、IL-6和TNF-α的表达水平；根据CCK-8法和ELISA检测结果，用刺激炎症效果最显著浓度的脂多糖以及最佳药物浓度的MT加成骨诱导培养基对细胞进行干预，并设为E组，同样采用ELISA法检测各炎症因子表达水平；之后分别对A、D、E组行ALP染色和茜素红染色，并用实时荧光定量PCR(real time fluorescence quantitative PCR,RT-qPCR)法检测成骨相关基因Ⅰ型胶原α1链（collagen typeⅠalpha1 chain,Col1a1）、RUNX家族转录因子2(RUNX family transcription factor 2,Runx2)表达水平。结果 ELISA和Micro-CT检测示，与假手术组比较，OVX组大鼠骨量减少，血清炎症因子IL-1β、IL-6、TNF-α表达水平升高（P0.05）；经MT治疗后，OVX+MT组上述指标均得到改善（P0.05）。成功提取大鼠BMSCs,CCK-8法检测示100μmol/L是不引起细胞活性降低的最大MT浓度，将其用于后续实验。ELISA检测示，加入脂多糖刺激后，B～D组细胞培养液中的炎症因子IL-1β、IL-6和TNF-α表达水平明显升高，与A组比较差异均有统计学意义（P0.05）；并且呈浓度依赖性，D组各炎症因子表达水平明显高于B、C组（P0.05）;E组加入MT干预后，各炎症因子表达水平较D组显著降低（P0.05）。ALP染色、茜素红染色及RT-qPCR检测示，与A组比较，D组ALP和茜素红阳性面积百分比以及Col1a1、Runx2 mRNA相对表达量均显著降低，经MT干预后E组上述指标均显著提升，差异均有统计学意义（P0.05）。结论 MT可能通过降低体内炎症对绝经后骨质疏松症的骨量产生影响；MT能降低脂多糖刺激引起的BMSCs炎症，并减弱其对BMSCs成骨分化的抑制。