二甲双胍对斑马鱼骨骼发育及损伤修复的机制研究

二甲双胍(metformin,MET)是治疗糖尿病的一线药物,对骨骼疾病也有一定的治疗效果,但具体作用机制尚不明确.本研究利用斑马鱼(Danio rerio)构建骨质疏松模型,通过荧光观察、骨骼染色、半定量PCR、原位杂交及ELISA等技术方法,探究MET对斑马鱼骨骼发育及损伤修复的作用机制.首先通过胚胎致死率、骨骼矿化及钙化程度确定了MET的工作浓度是0.1％,该浓度MET对斑马鱼胚胎和幼鱼的骨骼发育均有显著的促进作用,可通过增强骨骼调控基因的mRNA水平和蛋白质水平实现.进一步利用枸橼酸铁铵(ferric ammo-nium citrate,FAC)和硝基还原酶/甲硝唑(nitroreductase/metronidazole,NTR/MTZ)系统构建斑马鱼体外和体内骨质疏松模型,并利用MET进行恢复实验,结果表明MET能显著修复FAC或MTZ诱导引起的骨骼矿化面积减小、脊椎钙化减少、成骨分化减弱等骨质疏松表型,通过促进成骨细胞再生、增强成骨细胞标记物(sp7、ALP)表达和抑制破骨细胞标记物(ctsk、mmp9、TRAP)的活性发挥修复作用.最后,通过检测Bmp信号成员的表达水平变化,初步证明MET不仅可以增强Bmp的mRNA和蛋白表达,还可通过激活Bmp下游信号通路促进斑马鱼骨骼发育和损伤修复.综合本研究的实验结果表明,MET作为治疗糖尿病专用药的同时,对斑马鱼骨骼发育也有促进作用,且对骨质疏松症具有显著的修复功效,为老药新用提供了新的研究方向和实验支撑.