题目阐释:
黄芪甲苷:作为传统中药黄芪中的核心生物活性物质,其药理作用广泛,涵盖提升机体免疫能力、改善心脏功能与血压调节、降低血糖水平、促进尿液生成、延缓衰老进程以及增强抗疲劳性能等多个方面。
细胞外信号调节激酶/腺苷酸激活蛋白激酶信号通路:细胞外信号调节激酶作为丝裂原活化蛋白激酶系统的重要成员,在调控细胞增殖与分化等生物学过程中扮演关键角色。腺苷酸激活蛋白激酶则是生物能量代谢调控的核心分子,是探究糖尿病及其他代谢性疾病的主要靶点,其表达广泛分布于各类代谢相关器官,能够响应机体多种刺激,包括细胞应激反应、体育活动以及多种激素和影响细胞代谢的物质。
研究背景:氧化应激状态是诱发骨质疏松症的重要病理机制之一,降低氧化应激水平并强化抗氧化防御体系是治疗骨质疏松症的核心策略。已有研究证实黄芪甲苷具有抑制骨质疏松的作用,但其具体作用机制尚未完全阐明。
研究目标:旨在深入探究黄芪甲苷在氧化应激环境下对MC3T3-E1细胞成骨功能的影响。
研究方法:将MC3T3-E1细胞分为四组进行培养实验:对照组仅添加常规完全培养基,模型组先加入含有过氧化氢的完全培养基进行干预24小时,随后更换为常规完全培养基,黄芪甲苷组在模型组基础上额外添加黄芪甲苷进行干预24小时并更换为含有黄芪甲苷的完全培养基,抑制剂组在黄芪甲苷组基础上进一步加入细胞外信号调节激酶(extracellular signal-regulated kinases,ERK)抑制剂进行干预24小时并更换为含有黄芪甲苷和ERK抑制剂的完全培养基。在过氧化氢干预48小时后,通过检测丙二醛含量评估黄芪甲苷对MC3T3-E1细胞氧化应激的缓解效果;在过氧化氢干预48小时后启动成骨诱导培养,通过碱性磷酸酶染色和茜素红染色验证MC3T3-E1细胞的成骨及矿化能力,通过RT-qPCR检测成骨相关基因的表达水平,Western blot检测成骨相关蛋白以及ERK/腺苷酸激活蛋白激酶(AMP-activated protein kinase,AMPK)信号通路蛋白的表达情况。
研究结果与结论:①与对照组相比,模型组细胞内碱性磷酸酶含量和矿化结节形成均显著减少(P < 0.05),而黄芪甲苷组则表现出相反的趋势,其细胞内碱性磷酸酶含量和矿化结节形成均显著高于模型组(P < 0.05)。②与对照组相比,模型组细胞内丙二醛含量显著增加(P < 0.05),同时骨钙素、RUNX2、Ⅰ型胶原蛋白的mRNA和蛋白表达水平均显著降低(P < 0.05),而AMPK mRNA和p-AMPK蛋白表达水平则显著升高(P < 0.05);与模型组相比,黄芪甲苷组细胞内丙二醛含量显著减少(P < 0.05),同时骨钙素、RUNX2、Ⅰ型胶原蛋白的mRNA和蛋白表达水平均显著升高(P < 0.05),ERK1/2和AMPK mRNA表达水平也显著升高(P < 0.05),p-AMPK和p-ERK1/2蛋白表达水平同样显著升高(P < 0.05),而ERK抑制剂可部分抑制黄芪甲苷的上述作用。③研究结果表明,黄芪甲苷能够通过激活ERK/AMPK信号通路,有效促进氧化应激条件下MC3T3-E1细胞的成骨分化。
https://orcid.org/0009-0006-0208-7316(张加豪)
中国组织工程研究杂志出版内容重点:组织构建;骨细胞;软骨细胞;细胞培养;成纤维细胞;血管内皮细胞;骨质疏松;组织工程
关键词: 黄芪甲苷, 骨质疏松症, MC3T3-E1细胞, 氧化应激, ERK/AMPK信号通路, 成骨, 工程化骨材料
引用本文:张加豪, 李嘉程, 温明韬, 郭艳波, 骆 帝, 李 刚. 黄芪甲苷可缓解MC3T3-E1细胞氧化应激损伤并促进成骨[J]. 中国组织工程研究, 2025, 29(17): 3529-3536.