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目的:糖基化终产物(advanced glycation end poducts,AGEs)是糖尿病(diabetes mellitus,DM)慢性并发症发生的重要因素之一,可导致骨代谢异常如骨质疏松(Osteoporosis,OP)。基质金属蛋白酶诱导物(extracellular matrix metalloproteinase inducer,EMMPRIN)是一种高度糖基化粘附蛋白,能够诱导成纤维细胞、单核-巨噬细胞等基质金属蛋白酶(matrixmetalloproteinase,MMPs)的表达,参与胞外基质的降解。我们既往研究己证明AGEs可以浓度和时间依赖性增加小鼠成骨细胞(mouse embryo/fetus calvaria fibroblasts,MC3T3-E1)EMMPRIN表达。因此本试验旨在观察AGEs对小鼠巨噬细胞(mouse macrophage,J774A.1)、MC3T3-E1 EMMPRIN表达、分泌及MMPs之一明胶酶分泌的影响,从而探讨AGEs是否通过EMMPRIN、MMPs途径参与OP的发生发展,为AGEs相关OP的发病机制提供理论依据。
方法:1、运用体外制备的糖基化修饰的牛血清白蛋白(AGE-bovine serum albumin,AGEs-BSA)干预J774A.1、MC3T3-E1。2、将EMMPRIN中和抗体分别加入774A.1、MC3T3-E1空白组(DMEM)和AGEs(50mg/L)组。3、用半定量逆转录聚合酶链式反应(RT-PCR)检测EMMPRIN和破骨细胞表型、功能基因的表达,酶联免疫吸附法(ELISA)检测细胞上清EMMPRIN蛋白和Ⅰ型胶原水平,用明胶酶谱法检测上清中明胶酶的含量。
结果:1、巨噬细胞J774A.1能表达成熟破骨细胞的表型标志基因如核因子κB受体活化子、抗酒石酸酸性磷酸酶及骨吸收有关的功能基因如组织蛋白酶K、整合素αv;2、与DMEM及BSA组相比,AGEs-BSA可使J774A.1 EMMPRIN mRNA、蛋白水平及细胞上清中MMP-9的含量增加(P<0.05);EMMPRIN表达量及上清中EMMPRIN、MMP-9含量随AGEs-BSA浓度的增加和干预时间的延长而增加(P<0.05);3、与DMEM组相比,加入EMMPRIN中和抗体(2mg/L)的J774A.1 MMP-9分泌减少,且差异有显著性(P<0.05);与AGEs(50mg/L)组相比,加入EMMPRIN中和抗体(5mg/L)的J774A.1 AGEs干预组MMP-9分泌明显减少,且差异有显著性(P<0.05);4、与DMEM组及BSA组相比,AGEs-BSA可减少MC3T3-E1Ⅰ型胶原的分泌(P<0.05),且随AGEs-BSA干预浓度的增加和干预时间的延长而减少(P<0.05);5、与DMEM组及BSA组相比,AGEs-BSA可使MC3T3-E1上清中EMMPRIN蛋白水平及MMP-2的含量增加(P<0.05),且随AGEs-BSA浓度的增加和干预时间的延长而增加(P<0.05);6、与DMEM组相比,加入EMMPRIN中和抗体(2mg/L)的MC3T3-E1 MMP-2分泌减少,且差异有显著性(P<0.05);与AGEs(50mg/L)组相比,加入EMMPRIN中和抗体(5 mg/L)的MC3T3-E1 AGEs干预组MMP-2分泌明显减少,且差异有显著性(P<0.05)。
结论:1、巨噬细胞J774A.1具有破骨细胞特征性基因表达谱,是一种较好的破骨细胞前体模型;2、AGEs促进小鼠巨噬细胞J774A.1 EMMPRIN蛋白及MMP-9分泌;EMMPRIN中和抗体可部分减少AGEs增加的MMP-9分泌;提示AGEs可能通过增加巨噬细胞EMMPRIN分泌而促进MMP-9产生,从而参与骨量减少的发生;3、AGEs促进小鼠成骨细胞MC3T3-E1 EMMPRIN及MMP-2分泌,减少Ⅰ型胶原的产生;EMMPRIN中和抗体可部分减少AGEs增加的MMP-2分泌;提示AGEs可能通过增加成骨细胞EMMPRIN分泌来促进MMP-2产生从而减少Ⅰ型胶原的分泌,参与骨量减少的发生。