人间充质干细胞外泌体通过p38丝裂素活化蛋白激酶信号通路促进小鼠胚胎成骨细胞前体增殖和成骨分化

摘要

目的 观察人间充质干细胞(hMSC)分泌的外泌体对小鼠胚胎成骨细胞前体细胞(MC3T3-E1细胞)增殖和成骨分化的作用,并基于p38丝裂素活化蛋白激酶(p38MAPK)信号通路探讨相关分子机制.方法 采用流式细胞术检测hMSC表面标志物;以成骨诱导液干预hMSC,通过茜素红染色检测钙化结节以反映其成骨能力;采用差速离心法提取hMSC外泌体,通过电镜观察检测外泌体粒径.将MC3T3-E1细胞分为4组,分别给予外泌体干预(外泌体组)、p38MAPK抑制剂SB203580干预(抑制剂组)、SB203580干预6 h后再加入外泌体干预(抑制剂+外泌体组),以未干预组作为对照组.通过蛋白质印迹法和实时荧光定量PCR检测各组细胞中Ⅰ型胶原蛋白alpha1(COL1A1)、ruh相关转录因子2(Runx2)、碱性磷酸酶(Alp)、骨桥蛋白(Opn)的蛋白和mRNA表达量,蛋白质印迹法检测p38MAPK和磷酸化p38MAPK(p-p38MAPK)的表达量,MTT法检测细胞增殖情况,茜素红染色检测细胞成骨能力,采用Alp试剂盒检测细胞上清液中Alp活力.结果 hMSC表面CD90和CD105呈阳性表达,CD34和CD45呈阴性表达;hMSC具有成骨分化能力;分离的外泌体粒径为40～160 nm.与对照组比较,外泌体组MC3T3-E1细胞增殖能力,成骨能力,Alp活力,细胞中COL1A1、Runx2、Alp、Opn的蛋白和mRNA表达量,p-p38/p38MAPK蛋白表达量比值均增高,差异有统计学意义(P<0.05);抑制剂组结果与外泌体组相反,与对照组比较,差异均有统计学意义(P<0.05);与抑制剂组比较,抑制剂+外泌体组MC3T3-E1细胞增殖能力、矿化结节、Alp活力无明显变化,细胞中COL1A1、Runx2、Alp、Opn的蛋白和mRNA表达量及p-p38/p38MAPK蛋白的表达量比值均无明显变化,差异无统计学意义(P>0.05).结论 hMSC分泌的外泌体可通过p38MAPK信号通路促进MC3T3-E1细胞的增殖和成骨分化.