三氯化鋁誘導大鼠骨質疏松的TGF-β1-Smad信號轉導機制.pdf

1、為揭示三氯化鋁（AlCl3）誘導大鼠骨質疏松的TGF-β1/Smad信號轉導機制，本研究進行了AlCl3誘導骨質疏松大鼠的體內實驗和體外成骨細胞(OB)染鋁實驗的相關研究。
　　體內實驗以SD大鼠為受試對象，將100只4周齡SD大鼠隨機均分成染鋁組和對照組，染鋁組大鼠按64 mg/kg· B.W.飲用AlCl3·6H2O水溶液，對照組飲用蒸餾水，每隔30d采用雙能X線骨密度儀檢測大鼠骨密度(BMD)和記錄大鼠體重。染鋁120d時大

2、鼠脫頸致死，分別測定血清和骨中鋁、鈣、磷含量，骨組織氧化與抗氧化狀態(tài)，血清B-ALP、TRACP-5b活性和PINP、NTX-Ⅰ含量，骨組織B-ALP、TRACP-5b、TGF-β1、TβRⅠ、TβRⅡ、Smad4和Smad7mRNA表達，骨組織TGF-β1、p-Smad2/3蛋白表達和p-Smad2/3/4復合物形成及其入核情況，并對染鋁大鼠骨組織的骨細胞超微結構進行觀察。
　　體外實驗以新生SD大鼠顱骨成骨細胞(OB)為受試對

3、象，向OB中分別添加終濃度為0.12mg/mL AlCl3·6H2O(AlCl3處理組，GA)、4.5ng/mL TGF-β1（TGF-β1處理組，GT）、0.12mg/mLAlCl3·6H2O和4.5ng/mL TGF-β1（AlCl3+TGF-β1處理組，GA+T），空白對照組(GC)添加同體積DMEM培養(yǎng)基。檢測OB中TGF-β1、TβRⅠ、TβRⅡ、Smad4、Smad7、B-ALP和ColⅠ mRNA表達，TGF-β1和p-S

4、mad2/3蛋白表達，p-Smad2/3/4復合物形成及其入核情況。
　　大鼠體內實驗結果如下:
　　(1)染鋁組和對照組大鼠股骨、脛骨和4-6腰椎BMD均隨染鋁時間延長而逐漸增加，染鋁120d時，均顯著低于對照組(P＜0.05)，說明AlCl3誘導大鼠骨質疏松模型建立成功。
　　(2)電鏡觀察發(fā)現(xiàn)，骨質疏松大鼠成骨細胞數(shù)量減少，細胞膜損傷，細胞核固縮，胞質內線粒體腫脹、嵴不完整、基質溶解呈空泡狀，粗面內質網(wǎng)減少、池擴

5、張、斷裂、呈空泡化。說明AlCl3可損傷骨組織中成骨細胞的超微結構，并抑制骨基質的形成。
　　(3)骨質疏松大鼠骨組織中谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)和超氧化物歧化酶(SOD)活性均極顯著低于對照組(P＜0.01)，丙二醛(MDA)含量極顯著高于對照組(P＜0.01)，說明AlCl3可誘導大鼠骨組織產(chǎn)生氧化應激，造成骨組織氧化損傷。
　　(4)骨質疏松大鼠血清和骨組織中鋁含量均顯著高于對照組(P＜0.01);血清和骨組織

6、中鈣、磷含量均顯著低于對照組(P＜0.01、P＜0.05)，說明鋁可蓄積于骨組織，導致骨組織中鈣、磷代謝紊亂。
　　(5)骨質疏松大鼠血清中骨形成標志物B-ALP活性、PINP含量和骨組織中B-ALPmRNA表達量均極顯著低于對照組（P＜0.01）;血清中骨吸收標志物TRACP-5b活性和骨組織中TRACP-5b mRNA表達量均顯著高于對照組(P＜0.05)，血清中NTX-Ⅰ含量極顯著高于對照組(P＜0.01);說明AlCl3可

7、抑制骨形成、增強骨吸收，致使骨轉換失衡。
　　(6)骨質疏松大鼠骨組織中TGF-β1、TβRⅠ、TβRⅡ和Smad4 mRNA表達量均顯著低于對照組(P＜0.05、P＜0.01)，TGF-β1、p-Smad2/3和p-Smad2/3/4蛋白表達量均顯著低于對照組(P＜0.05)，Smad7 mRNA表達量顯著高于對照組(P＜0.05)，說明AlCl3抑制骨組織中TGF-β1/Smad信號通路的轉導作用。
　　體內實驗結果表明

8、，AlCl3導致骨損傷的同時，TGF-β1/Smad信號通路轉導異常。
　　體外實驗結果如下:
　　GA中TGF-β1、TβRⅠ、TβRⅡ、Smad4、ALP、ColⅠmRNA表達量和TGF-β1、p-Smad2/3、p-Smad2/3/4蛋白表達量均顯著低于GC(P＜0.01)，Smad7 mRNA表達量顯著高于GC(P＜0.01);GA+T中TGF-β1、TβRⅠ、TβRⅡ、Smad4、ALP、ColⅠmRNA表達量和T

9、GF-β1、p-Smad2/3、p-Smad2/3/4蛋白表達量均顯著高于GA(P＜0.01)，Smad7 mRNA表達量顯著高于GA（P＜0.01）。說明AlCl3可抑制OB中TGF-β1/Smad信號通路的轉導作用，進而抑制OB活性和功能;外源TGF-β1可逆轉AlCl3對該信號通路和OB的抑制作用。說明AlCl3通過抑制TGF-β1/Smad信號通路的轉導而抑制OB的成骨作用。
　　大鼠體內實驗和體外OB實驗結果說明，AlC