产前伏马菌素暴露通过干扰OC/瘦素和RANKL/RANK/OPG系统损害断乳大鼠后代的骨发育

Prenatal Fumonisin Exposure Impairs Bone Development via Disturbances in the OC/Leptin and RANKL/RANK/OPG Systems in Weaned Rat Offspring.

作者信息Ewa Tomaszewska, Halyna Rudyk, Siemowit Muszyński, Monika Hułas-Stasiak, Norbert Leszczyński, Maria Mielnik-Błaszczak, Janine Donaldson, Piotr Dobrowolski
PMID37240089
发布时间2023-05-14
DOI10.3390/ijms24108743

实验完整度

高

该研究包含动物模型(大鼠)及多种验证手段,如机械测试、组织形态计量学、Western blot和ELISA,具有多个独立证据层级。

主要模型

Wistar大鼠 断乳大鼠后代

重点核对

孕鼠FBs染毒剂量(0, 60, 90 mg/kg b.w.) 后代性别(雌性和雄性) 股骨机械性能参数(屈服载荷、弹性功、最大载荷、断裂功、刚度) 血清激素水平(GH、BALP、瘦素、OPG、RANKL、骨钙素、IGF-1) 骨组织蛋白表达(MMP-8、TIMP-2、OPG、RANKL等)

摘要

当前研究的目的是检查产前暴露于伏马菌素(FBs)对断乳大鼠后代骨特性和代谢的影响,这些后代被分为以0(0 FB组)、60(60 FB组)或90 mg/kg b.w. 0(90 FB组)剂量染毒FBs的组。雌性和雄性后代暴露于60 mg/kg b.w.的FBs时,股骨更重。机械骨参数以性别和FBs剂量依赖的方式改变。生长激素和骨保护素在两种性别中均降低,与FBs剂量无关。在雄性中,骨钙素降低,而核因子κB受体活化因子配体增加,与FBs剂量无关;而在雌性中,变化呈剂量依赖性。瘦素在两个雄性FBs染毒组中降低,骨碱性磷酸酶仅在60 FB组中降低。基质金属蛋白酶-8蛋白表达在两个雌性FBs染毒组中增加,在雄性90 FB组中降低。骨保护素和组织金属蛋白酶抑制剂2蛋白表达在雄性中降低,与FBs剂量无关,而核因子κB配体表达仅在90 FB组中增加。骨代谢过程的紊乱似乎源于RANKL/RANK/OPG和OC/瘦素系统的失衡。

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
产前伏马菌素暴露如何影响断乳大鼠后代的骨形态、机械性能、骨小梁形态及骨代谢?
核心机制
FBs暴露导致骨代谢紊乱,涉及OC/瘦素和RANKL/RANK/OPG系统失衡。
主要证据
通过机械测试、组织形态计量学、Western blot和ELISA,发现雌雄后代骨参数和血清标志物呈剂量和性别依赖性变化。
研究意义
该研究首次表明OC/瘦素和RANKL/RANK/OPG系统参与产前FBs暴露的断乳大鼠骨代谢稳态的维持,且呈性别依赖性。

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

动物模型建立与分组

建立产前FBs暴露的大鼠模型,设置不同剂量组以观察剂量效应。

怀孕Wistar大鼠(5周龄)随机分为对照组(0 FB)、60 mg/kg b.w. FBs组和90 mg/kg b.w. FBs组,每组6只。从怀孕第7天至分娩,每日经口灌胃给予FBs混合物或生理盐水。

2

骨形态测量

评估产前FBs暴露对后代股骨几何参数的影响。

断乳后(出生后第28天)测量后代体重、股骨重量、Seedor指数、相对骨重。

3

骨机械性能测试

评估FBs暴露对股骨机械强度的影响。

使用三点弯曲试验测定股骨屈服载荷、弹性功、最大载荷、断裂功和刚度。

4

骨小梁形态计量学分析

评估FBs暴露对股骨远侧干骺端骨小梁微结构的影响。

对股骨远侧干骺端切片进行PSR染色,使用偏振光显微镜观察,通过ImageJ软件分析骨体积分数(BV/TV)、骨小梁厚度(Tb.Th)、骨小梁数量(Tb.N)和骨小梁间距(Tb.Sp)。

5

血清激素和骨代谢标志物检测

检测血清中与骨代谢相关的激素和标志物水平的变化。

使用ELISA试剂盒测定血清GH、BALP、瘦素、OPG、RANKL、骨钙素和IGF-1浓度。

6

骨组织蛋白表达分析

评估FBs暴露对股骨组织中相关蛋白表达的影响。

通过Western blot检测股骨组织中COMP、VEGF、MMP-8、OPG、RANKL、TIMP-2的表达水平。

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
RIDASCREEN伏马菌素ELISA试剂盒R-BiopharmR3401
RIPA裂解液----
Pierce BCA蛋白定量试剂盒Thermo Fisher Scientific--
PVDF膜(Immobilon-P)Sigma-Aldrich--
抗COMP抗体ElabscienceE-AB-14886
抗VEGF抗体Biorbytorb191500
抗OPG抗体Abcamab73400
抗MMP-8抗体Abcamab81286
抗RANKL抗体ElabscienceE-AB-30151
抗TIMP-2抗体Affinity BiosciencesDF7008
碱性磷酸酶标记的山羊抗兔IgG H&LAbcamab97048
抗β-actin抗体Affinity BiosciencesAF7018
NBT/BCIPRoche11681451001
用于GH、BALP、瘦素、OPG、RANKL、骨钙素、IGF-1的ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-R0029,
Benchmark Plus多功能酶标仪Bio-Rad Laboratories--
脱钙液IILeica Biosystems--
切片机(HM360)Microm--
偏振光显微镜(CX43)Olympus--
BD真空采血管BD Vacutainer Systems--

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
动物模型建立
孕鼠周龄、FBs剂量、暴露时间、给药途径
阅读提示:Materials and Methods, Section 4.2 (Animals and Experimental Design)
骨形态测量
断乳日龄、测量指标
阅读提示:Results, Section 2.1 and Figure 1
骨机械性能测试
测试设备、载荷、加载速率
阅读提示:Materials and Methods, Section 4.3 (Mechanical Testing)
骨小梁形态计量学分析
染色方法、观察设备、分析参数
阅读提示:Materials and Methods, Section 4.4 (Trabecular Bone Morphology)
血清激素和骨代谢标志物检测
ELISA试剂盒、检测指标
阅读提示:Materials and Methods, Section 4.6 (Hormonal Analysis)
骨组织蛋白表达分析
抗体信息、上样量、内参
阅读提示:Materials and Methods, Section 4.5 (Western Blot)