骨髓间充质干细胞线粒体损伤影响其成骨分化的潜能

背景:骨质疏松症的发生与细胞抗氧化系统的损伤密切相关,而线粒体是细胞内能量代谢和氧化应激发生的主要部位.线粒体的损伤对于骨髓间充质干细胞的成骨分化有何影响及其具体机制尚未明确,有待进一步探索.目的:探讨高水平的氧化应激对线粒体功能及其抗氧化能力的影响,以及线粒体损伤对于骨髓间充质干细胞成骨分化潜能的影响.方法:通过卵巢去势手术构建大鼠骨质疏松模型.从去卵巢组和假手术组雌性大鼠股骨中分离出骨髓间充质干细胞,分别使用活性氧检测试剂盒以及MitoSOX Red荧光检测试剂盒测定骨髓间充质干细胞内和线粒体内的活性氧水平,随后利用JC-1荧光探针检测细胞的线粒体膜电位水平,使用ATP检测试剂盒检测细胞的ATP产量,分析两者的线粒体功能变化,使用qPCR和Western blot实验检测细胞内呼吸链关键基因以及抗氧化酶超氧化物歧化酶2的mRNA和蛋白的表达,最后对两组骨髓间充质干细胞进行14 d的成骨诱导,采用茜素红染色和qPCR分析成骨相关基因的表达.结果 与结论:①去卵巢组大鼠骨髓间充质干细胞内存在着高水平的氧化应激,同时线粒体内的超氧化物也维持着高水平;②去卵巢组大鼠骨髓间充质干细胞的线粒体膜电位和ATP含量都有明显下降,线粒体功能受到损害;③去卵巢组大鼠骨髓间充质干细胞的呼吸链受损和超氧化物歧化酶2的表达下降;④去卵巢组大鼠骨髓间充质干细胞的成骨分化潜能下降;⑤结果表明,骨质疏松来源骨髓间充质干细胞内的氧化应激水平升高,线粒体功能受损,最终导致成骨分化潜能下降.