α-玉米赤霉醇预防性调控骨髓间充质干细胞分化改善骨质疏松大鼠骨量丢失

摘要

目的 评价预防性应用α-玉米赤霉醇（α-zearalanol, α-ZAL）对卵巢摘除骨质疏松大鼠骨微结构、骨吸收活性的抑制作用，探究其对骨髓间充质干细胞（bone marrow mesenchymal stem cells, BMSCs）成骨分化和脂肪分化的调控作用。方法 选用6月龄未交配雌性Sprague-Dawley(SD)大鼠60只，体质量（300±20） g，随机分为假手术组（Sham组）、卵巢摘除组（OVX组）、溶剂组（Oil组）、苯甲酸雌二醇治疗组（Post-E2组）、α-ZAL预防组（Pre-ZAL组）、α-ZAL治疗组（PostZAL组），每组10只，采用卵巢摘除法建立骨质疏松大鼠模型。Sham组大鼠除不摘除卵巢外，其余接受相同的手术操作。卵巢摘除72 h后，Oil组肌内注射0.5 mL油溶剂、Pre-ZAL组肌内注射α-ZAL(1.5 mg/kg)，每3 d注射1次，连续120 d;PostE2组、Post-ZAL组分别于摘除卵巢后90 d开始分别肌内注射苯甲酸雌二醇（1.5 mg/kg）、α-ZAL(1.5 mg/kg),每3 d注射1次，连续120 d。给药结束后，采用micro-CT小动物活体影像系统和染色方法分析骨密度、骨组织微结构形态，分离破骨细胞并检测其活性，获取股骨BMSCs检测其成骨细胞和成脂肪细胞分化能力，并通过病理切片观察子宫组织形态学变化。结果 与OVX组相比较，Sham组、Post-E2组、Pre-ZAL组和Post-ZAL组BMD分别增加了133.12%、75.97%、69.64%和24.69%（均P<0.01）; Pre-ZAL组骨密度（BMD）较Post-ZAL组增加了36.09%(P<0.01),Post-E2组和Pre-ZAL组之间BMD未见明显差异（P>0.05）;Sham组、Post-E2组、Pre-ZAL组和Post-ZAL组骨小梁数量（Tb.N）较OVX组分别增加160.08%、118.14%、94.76%和46.76%（均P<0.01）；骨小梁面积百分数（Tb.Ar）分别增加324.21%、203.83%、177.99%和82.71%（均P<0.01）;Pre-ZAL组较Post-ZAL组Tb.N增加32.71%(P<0.05)，而Tb.Ar增加52.15%(P<0.01);Sham组、Post-E2组和Pre-ZAL组骨小梁分离度（Tb.Sp）较OVX组分别降低58.53%、42.18%和35.61%（均P<0.01）;Sham组、Post-E2组和Pre-ZAL组大鼠胫骨上段松质骨骨矿化沉积率（MAR）分别较OVX组增加257.81%、156.72%和142.63%（均P<0.01），骨形成速率（BFR）分别提高192.19%、137.23%和88.13%（均P<0.01）;Pre-ZAL组MAR、BFR分别较Post-ZAL组增加58.10%和43.63%（均P<0.01）;PostE2组和Pre-ZAL组之间MAR、BFR均未见明显差异（P>0.05）;Post-E2组与Pre-ZAL组的MMP-9、TRAP及CK mRNA表达下调（P<0.01）;Post-E2组和各Post-ZAL组BMSCs向成骨细胞分化能力增强，矿化结节形成数量明显增加，OCN、COL1与OPN mRNA表达水平增高（P<0.01），而向脂肪细胞分化能力减弱，BMSCs胞内脂滴数量明显减少，脂滴体积较小，PPAR-γ2与aP2mRNA表达水平降低（P<0.05）,Post-E2组与Pre-ZAL组间无明显差异（P>0.05）;Post-E2组、Pre-ZAL组及Post-ZAL组大鼠体质量增加不明显，但Post-E2组大鼠子宫质量增加（P<0.05），子宫上皮增生明显；Pre-ZAL组和Post-ZAL组大鼠子宫质量与OVX组无明显差异（P>0.05），子宫上皮未见明显改变。结论 α-ZAL可通过调控BMSCs的成骨/成脂分化平衡有效保护骨量、改善骨微结构，并减少雌激素相关的子宫不良反应，为绝经后骨质疏松的防治提供了潜在的新型治疗策略。

关键词

α-玉米赤霉醇 / 骨质疏松 / 骨髓间充质干细胞 / 分化 / 预防性干预

基金资助

国家自然科学基金（No.11872260）资助