姜黄素通过Wnt/β-catenin信号通路调控骨形成的机制

摘要

目的 探讨姜黄素对骨髓间充质干细胞(bone marrow-derived mesenchymal stem cells, BMSCs)成骨分化的潜在调控机制。方法 通过网络药理学方法获取姜黄素调控成骨分化的靶点基因，构建蛋白质作用网络(protein-protein interactions, PPI),并进行基因本体(Gene Ontology, GO)、京都基因与基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes, KEGG)通路富集分析及分子对接处理。采用CCK-8法及细胞克隆筛选姜黄素药物浓度，进一步采用ALP染色及活性测定、 AR染色及定量分析检测姜黄素对成骨分化的宏观调控作用。采用RT-qPCR法及Western blotting法检测Wnt/β-catenin信号通路相关mRNA及蛋白的微观表达差异。结果 筛选出姜黄素调控成骨分化的靶点基因92个，主要涉及细胞内部对化学刺激、含氧化合物的反应等生物过程。其中，有3个靶点基因作用于Wnt/β-catenin信号通路，且均可以与姜黄素良好对接。此外，低浓度姜黄素(5、10μmol)对大鼠骨髓间充质干细胞(rat bone marrow-derived mesenchymal stem cells, rBMSCs)增殖无明显毒性且可增强碱性磷酸酶活性、增加钙盐沉积量(P<0.05),上调成骨相关基因及蛋白的表达(P<0.05),从而促进rBMSCs成骨分化。而高浓度姜黄素(15μmol)对rBMSCs成骨分化过程有潜在的抑制作用。结论 姜黄素可以通过调控Wnt/β-catenin信号通路影响成骨相关基因的表达，进而调控BMSCs成骨分化过程。

关键词

姜黄素 / 骨髓间充质干细胞 / 成骨分化 / 网络药理学 / Wnt/β-catenin信号通路

基金资助

山东省自然科学基金(ZR2022MH147)