麦瓶草(Melandrium firmum Rohrbach)对RANKL诱导的破骨细胞分化和OVX大鼠的影响

Effects of Melandrium firmum Rohrbach on RANKL‑induced osteoclast differentiation and OVX rats.

作者信息Minsun Kim, Jae-Hyun Kim, Sooyeon Hong, Boguen Kwon, Eun-Young Kim, Hyuk-Sang Jung, Youngjoo Sohn
PMID34184080
发布时间2021-08
DOI10.3892/mmr.2021.12248

实验完整度

高

包含体外细胞实验(RAW264.7破骨细胞分化、功能实验)、体内动物实验(OVX大鼠模型)及组织学、免疫组化等验证,并涉及机制探讨。

主要模型

RAW264.7小鼠单核巨噬细胞 OVX去卵巢大鼠骨质疏松模型 MC3T3-E1小鼠成骨细胞

重点核对

MFR浓度:12.5-100 μg/ml RANKL浓度:100 ng/ml 处理时间:5天(分化)、1天(蛋白)、4天(mRNA) 动物分组:Sham、OVX、E2、ALN、MFR-L、MFR-H,每组8只 MFR剂量:低剂量16.9 mg/kg,高剂量169 mg/kg,口服8周

摘要

骨质疏松症是一种以骨矿物质密度(BMD)降低为特征的系统性骨骼疾病,导致骨折风险增加。麦瓶草(Melandrium firmum (Siebold & Zucc.) Rohrbach, MFR),韩语中称为‘Wangbulryuhaeng’,是石竹科植物Melandrii Herba Rohrbach的干燥地上部分,作为一种传统药物已被用于治疗多种妇科疾病。然而,据我们所知,MFR对破骨细胞分化和骨质疏松症的影响尚未被评估。为了评估MFR对破骨细胞分化的影响,使用了抗酒石酸酸性磷酸酶染色、肌动蛋白环形成和骨吸收实验。此外,通过蛋白质印迹和逆转录PCR测量了核因子κB配体受体激活剂诱导的活化T细胞核因子胞质1(NFATc1)和c-Fos的表达。还检测了破骨细胞相关基因的表达水平。为了进一步研究MFR在体内的抗骨质疏松作用,建立了去卵巢(OVX)大鼠绝经后骨质疏松症模型。随后,使用微型计算机断层扫描扫描股骨头。结果显示,MFR抑制了破骨细胞的分化、形成和功能。具体来说,MFR通过下调转录因子如NFATc1和c-Fos来降低破骨细胞相关基因的表达水平。与体外结果一致,给予OVX大鼠MFR水提取物可减少BMD的丢失,并降低股骨头中NFATc1和组织蛋白酶K的表达水平。总之,MFR可能有助于缓解骨质疏松样症状。这些结果表明,MFR可能具有预防和治疗绝经后骨质疏松症的潜力。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
MFR对RANKL诱导的破骨细胞分化和OVX大鼠骨丢失的作用及其机制?
核心机制
MFR通过下调NFATc1和c-Fos等转录因子,进而抑制破骨细胞相关基因表达,从而抑制破骨细胞分化、形成和功能。
主要证据
体外实验显示MFR抑制RANKL诱导的TRAP阳性细胞数、F-actin环形成和骨吸收陷窝面积,并降低NFATc1、c-Fos、MMP-9、CTK等表达;体内实验显示MFR-L增加BMD,降低NFATc1和CTK表达。
研究意义
MFR可能有助于缓解骨质疏松样症状,并可能具有预防和治疗绝经后骨质疏松症的潜力。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

MFR提取及质量控制

制备MFR水提取物并验证其质量

将MFR干燥药材用水煎煮、过滤、浓缩、冻干,获得提取物;采用HPLC以牡荆素为内标进行定量分析。

2

体外破骨细胞分化及功能测定

评估MFR对RANKL诱导的破骨细胞分化、形成和功能的影响

用RANKL和不同浓度MFR处理RAW264.7细胞,进行TRAP染色、TRAP活性测定、F-actin环染色、骨吸收陷窝实验。

3

机制蛋白和mRNA表达检测

探究MFR对破骨细胞分化关键转录因子和相关基因表达的影响

通过Western blot和RT-PCR检测NFATc1、c-Fos、TRAF6以及骨吸收和破骨细胞相关基因的表达。

4

体内OVX大鼠模型试验

评估MFR对OVX大鼠骨丢失的预防作用

建立OVX大鼠模型,按分组灌胃给予MFR(低/高剂量)、E2、ALN或载体8周,然后进行血清生化分析、micro-CT扫描、组织学和免疫组化检测。

5

成骨细胞分化实验

检测MFR对成骨细胞分化和矿化的影响

用成骨诱导培养基和不同浓度MFR处理MC3T3-E1细胞14天,进行Alizarin Red S染色定量矿化。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
DMEM培养基Welgene, Inc.--
α-MEM培养基Gibco; Thermo Fisher Scientific, Inc.--
青霉素/链霉素Gibco; Thermo Fisher Scientific, Inc.--
杜氏磷酸盐缓冲液Gibco; Thermo Fisher Scientific, Inc.--
胎牛血清Atlas Biologicals--
核因子κB受体激活剂配体PeproTech, Inc.--
MTS检测试剂盒Promega Corporation--
BCA溶液Sigma-Aldrich; Merck KGaA--
磷酸酶抑制剂混合物Sigma-Aldrich; Merck KGaA--
DAPISigma-Aldrich; Merck KGaA--
17β-雌二醇Sigma-Aldrich; Merck KGaA--
骨吸收表面多孔板Corning, Inc.3989
PCR引物Genotech Corp.--
Acti-stain™ 488荧光鬼笔环肽Cytoskeleton, Inc.--
β-肌动蛋白抗体Santa Cruz Biotechnology, Inc.sc-8432
c-Fos抗体Santa Cruz Biotechnology, Inc.sc-447
NFATc1抗体BD Biosciences556602
MMP-9抗体Abcamab38898
组织蛋白酶K抗体Abcamab19027
TRAF6抗体Santa Cruz Biotechnology, Inc.sc-8409
辣根过氧化物酶标记山羊抗小鼠IgGJackson ImmunoResearch Laboratories, Inc.115-035-062
辣根过氧化物酶标记山羊抗兔IgGJackson ImmunoResearch Laboratories, Inc.115-035-144
3号滤纸Whatman plc; GE Healthcare Life Sciences--
牡荆素Sigma-Aldrich; Merck KGaA49513
高效液相色谱系统Waters Corporation2996
Xbridge-C18色谱柱Waters Corporation--
TRAP试剂盒Sigma-Aldrich; Merck KGaA--
RIPA裂解液----
硝酸纤维素膜Whatman plc; GE Healthcare Life Sciences--
增强化学发光试剂GE Healthcare Life SciencesRPN2106
RNAiso PlusTakara Bio, Inc.9109
NanoDrop 2.0分光光度计NanoDrop; Thermo Fisher Scientific, Inc.--
逆转录试剂盒Invitrogen; Thermo Fisher Scientific, Inc.--
Taq DNA聚合酶Kapa Biosystems; Roche Diagnostics--
SYBR-Green染料Invitrogen; Thermo Fisher Scientific, Inc.--
庆大霉素----
异氟烷----
CTX-1 ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-R1456
微型CT(SkyScan1176)Bruker Corporation--
旋转切片机Carl Zeiss AG--
蛋白酶K----
正常血清Gibco; Thermo Fisher Scientific, Inc.--
二抗(兔)Vector Laboratories, Inc.BA-1000
ABC试剂盒Vector Laboratories, Inc.--
DAB显色液Vector Laboratories, Inc.--
MC3T3-E1细胞American Type Culture Collection--
β-甘油磷酸----
抗坏血酸----
茜素红S----
氯化十六烷基吡啶----

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
体外破骨细胞分化
细胞系RAW264.7来源、MFR浓度、RANKL浓度、处理时间、细胞密度
阅读提示:Materials and methods: RAW 264.7 cell culture and cytotoxicity assay, TRAP staining and measurement of TRAP levels, F-actin ring formation and pit formation
Western blotting
细胞密度、MFR浓度、RANKL浓度、处理时间、抗体稀释比例
阅读提示:Materials and methods: Western blotting
RT-PCR
细胞密度、MFR浓度、RANKL浓度、处理时间、引物序列及PCR条件
阅读提示:Materials and methods: Semi-quantitative reverse transcription-PCR, Table I
动物实验
动物品系、年龄、体重、分组、给药剂量及方式、持续时间、麻醉及手术方法、样本采集
阅读提示:Materials and methods: Animal experimental design
micro-CT分析
扫描参数、分析方法、骨微结构参数定义
阅读提示:Materials and methods: Micro-computed tomography analysis
组织学和免疫组化
脱钙时间、石蜡包埋、切片厚度、染色时间、抗体稀释比例
阅读提示:Materials and methods: Histological analysis, Immunohistochemistry