利用基因剔除小鼠模型研究脂聯(lián)素在骨代謝中的作用.pdf

1、脂聯(lián)素（Adiponecitn）作為一種新發(fā)現(xiàn)的脂肪細(xì)胞分泌因子，具有多種重要的生物學(xué)功能。它參與糖、脂代謝，具有改善胰島素抵抗、抗炎、抗動(dòng)脈粥樣硬化、降低血糖、血脂等作用，與胰島素抵抗、2型糖尿病、代謝綜合征、動(dòng)脈粥樣硬化等疾病的發(fā)生密切相關(guān)。 近期研究發(fā)現(xiàn)脂聯(lián)素與骨代謝也有著密切的聯(lián)系。脂聯(lián)素及其受體在成骨細(xì)胞和破骨細(xì)胞均有表達(dá)。不同部位產(chǎn)生的脂聯(lián)素影響骨形成的途徑不同，局部產(chǎn)生的脂聯(lián)素可能通過自分泌或旁分泌途徑促進(jìn)骨形成，

2、而循環(huán)中脂聯(lián)素既可直接抑制骨形成，亦可通過促進(jìn)胰島素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)間接促進(jìn)骨形成?？赡苁怯捎谶@三條途徑之間存在的相互平衡作用，致使該基因剔除小鼠和轉(zhuǎn)基因小鼠在基礎(chǔ)喂養(yǎng)狀態(tài)下均不出現(xiàn)骨生成發(fā)育障礙的現(xiàn)象。 為進(jìn)一步闡明脂聯(lián)素在骨代謝調(diào)控中的作用，本研究利用課題組建立的脂聯(lián)素基因剔除小鼠（APN-/-）模型，通過卵巢切除（OVX）的方式，誘導(dǎo)小鼠產(chǎn)生骨質(zhì)疏松的表型，進(jìn)而在整體動(dòng)物水平研究脂聯(lián)素和骨代謝之間的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)小鼠按基因型和手術(shù)方式

3、分四組進(jìn)行研究，分別是：WT.S.O.組（假手術(shù)野生組，n=5）、WT.OVX組（手術(shù)野生組，n=6）、KO.S.O.組（假手術(shù)基因剔除組，n=6）和KO.OVX組（手術(shù)基因剔除組，n=7）。研究結(jié)果顯示，野生型小鼠經(jīng)過卵巢切除手術(shù)后，確實(shí)產(chǎn)生了骨質(zhì)疏松的表型，股骨和腰椎的BMD均有顯著下降。卵巢未切除時(shí)，KO小鼠股骨和腰椎BMD比WT小鼠稍有下降，差距并不顯著，而卵巢切除之后，KO小鼠的腰椎BMD比WT小鼠顯著上升（P<0.01），股

4、骨BMD則無(wú)顯著差異，提示在卵巢切除狀態(tài)下，脂聯(lián)素對(duì)小鼠腰椎的骨生成有顯著的抑制作用，而脂聯(lián)素基因剔除后，反而對(duì)小鼠腰椎的骨量丟失起到一定的保護(hù)作用。骨生物力學(xué)檢驗(yàn)結(jié)果及腰椎成骨細(xì)胞AKP活性檢測(cè)結(jié)果顯示，在卵巢切除狀態(tài)下，脂聯(lián)素的缺失引起腰椎骨結(jié)構(gòu)力學(xué)各項(xiàng)指標(biāo)上升，腰椎成骨細(xì)胞活性增強(qiáng)，更進(jìn)一步證實(shí)了脂聯(lián)素的缺失對(duì)腰椎的保護(hù)作用。 本研究的意義在于雌性小鼠卵巢切除的狀態(tài)模擬了婦女絕經(jīng)后的體內(nèi)環(huán)境，由于小鼠在卵巢切除時(shí)，脂聯(lián)素對(duì)

5、腰椎的骨生成有顯著的抑制作用，因此，降低脂聯(lián)素的分泌，破壞脂聯(lián)素的作用途徑將來(lái)很有可能成為治療絕經(jīng)后婦女骨質(zhì)疏松癥的新靶點(diǎn)。 本課題同時(shí)在細(xì)胞水平對(duì)脂聯(lián)素和骨生成之間的關(guān)系進(jìn)行了研究，采用全骨髓貼壁法培養(yǎng)小鼠骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（MSCs），再用藥物誘導(dǎo)其向成骨細(xì)胞分化，進(jìn)而比較KO小鼠的MSCs與野生型小鼠的MSCs之間的增殖、分化和礦化能力。研究結(jié)果顯示，來(lái)自KO小鼠的MSCs的克隆形成能力顯著比WT小鼠的MSCs克隆形成能力強(qiáng)

6、，且細(xì)胞蛋白裂解液經(jīng)過定量后測(cè)其AKP活性結(jié)果也顯示，其細(xì)胞活性要比WT小鼠的MSCs顯著增強(qiáng)。小鼠MSCs經(jīng)過藥物誘導(dǎo)定向向成骨細(xì)胞分化后，對(duì)其鈣結(jié)節(jié)形成能力進(jìn)行了檢驗(yàn)。用茜素紅S染液對(duì)鈣結(jié)節(jié)進(jìn)行染色，同樣證明，KO小鼠的MSCs經(jīng)藥物誘導(dǎo)后其鈣結(jié)節(jié)形成能力增強(qiáng)。本研究得出的結(jié)論是由于脂聯(lián)素的缺失，促使小鼠骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞的增殖能力增強(qiáng)，誘導(dǎo)分化為成骨細(xì)胞后，其成骨細(xì)胞活性升高。因此，體外實(shí)驗(yàn)亦證明脂聯(lián)素對(duì)成骨細(xì)胞具一定抑制作用，而其