BMP-2/Smads信号通路在低剂量X射线促成骨细胞分化与矿化中的作用

摘要

目的 探讨骨形态蛋白2(BMP-2)/Smads信号通路在低剂量X射线促成骨细胞分化及矿化中的作用.方法 将成骨细胞分为照射组及对照组,照射组给予单次0.1 Gy X射线照射,对照组处于相同的环境下不进行X射线照射.照射后24、48、72 h,采用CCK-8法检测细胞增殖活性,采用对硝基苯磷酸二钠法检测细胞碱性磷酸酶(ALP)活性,采用茜素红染色剂进行细胞矿化染色、十六烷基吡啶试剂进行定量;利用RT-PCR检测BMP-2、Smad1、Smad5、Smad4、成骨相关因子2(Runx2)、锌指结构转录因子(Osterix)及骨钙素(OCN)的mRNA表达;另取成骨细胞分为0.1 Gy组、0.1 Gy拮抗剂组、control组及control拮抗剂组.0.1 Gy组、control组处理同上,两个拮抗剂组分别在0.1 Gy组及control组处理的基础上加入浓度为10μg/mL的头蛋白(NOGGIN)拮抗剂0.5 mg,照射72 h后,分别采用Western blotting及ELISA法检测上述各指标蛋白的表达,并进行各组间的比较.结果 照射组与对照组各时间成骨细胞增殖活性比较差异无统计学意义(P均>0.05).与对照组比较,照射后48 h,照射组ALP活性升高(P<0.05);照射后72 h,照射组细胞矿化定量增加(P<0.05);照射后48 h,照射组BMP-2、Smad1、Smad5、Smad4、Runx2、Osterix及OCN的mRNA表达上调(P均<0.05);照射后72 h,照射组Smad1 mRNA相对表达量高于对照组(P<0.05).照射后72 h,0.1 Gy组BMP-2、Smad1、Smad4、Smad5、Runx2、Osterix及OCN的蛋白相对表达量高于control组(P均<0.05);0.1 Gy拮抗剂组与control拮抗剂组上述各指标蛋白表达均下降,两组间各指标蛋白表达差异无统计学意义(P均>0.05).结论 BMP-2蛋白在低剂量X射线照射的成骨细胞中表达升高,其可通过其自分泌/旁分泌方式激活细胞Smads信号通路进而调控下游成骨基因的表达,从而促进成骨细胞分化与矿化.