高剂量糖皮质激素对骨髓间充质干细胞衰老、凋亡和成骨分化的影响及机制

来源：中华骨科杂志2025年第18期北京时间：

作者：应振栋,陈长军,陈带领,王秋入,刘启彬,马清伟,张磊,康鹏德,赵鑫

单位：山东第一医科大学第一附属医院,四川大学华西医院,山东第一医科大学第一附属医院,四川大学华西医院,山东第一医科大学第一附属医院,山东第一医科大学第一附属医院,山东第一医科大学第一附属医院,四川大学华西医院,山东第一医科大学附属省立医院

摘要：目的 探讨高剂量地塞米松对骨髓间充质干细胞（bone marrow mesenchymal stem cell，BMSCs）成骨分化能力、细胞衰老及衰老相关分泌表型（senescence-associated secretory phenotype，SASP）的产生和细胞凋亡的持续性影响及其调控机制。方法 提取原代大鼠BMSCs，将其与高剂量地塞米松（1×10 mol/L）共培养后停药（地塞米松组），分析地塞米松组和空白对照（对照组）成骨标志物骨碱性磷酸酶、Runt相关转录因子2在基因和蛋白表达水平；检测β-半乳糖苷酶染色阳性率，分析衰老相关标志物（P16、P21）、SASP[转化生长因子（transforming growth factor，TNF）-α、白细胞介素（interleukin，IL）-1β和干扰素（interferon，INF）-γ]、凋亡相关蛋白（Bcl-2、Bax、Cleaved-Caspase-3）以及Nrf2/HO-1信号通路在基因和蛋白表达水平，评估BMSCs的衰老状态、凋亡特征及成骨分化的改变。 结果 qRT-PCR、Western-blot结果表明高剂量地塞米松处理-停药后，bALP和Runx2在基因及蛋白水平的表达降低；地塞米松组β-半乳糖苷酶染色阳性率为74.33%±6.89%，高于对照组的20.30%±1.57%，差异有统计学意义（ =17.300， <0.001）。qRT-PCR结果示高剂量地塞米松处理-停药后BMSCs的P16和P21基因表达水平增高；免疫荧光分析显示P21蛋白表达水平升高；Western-blot结果示地塞米松组BMSCs中P16、P21蛋白表达水平分别为7.025±0.255和6.362±0.456，高于对照组的1.016±0.115和0.816±0.172，差异均有统计学意义（ <0.05）。qRT-PCR示地塞米松组TNF-α和IL-1β的基因表达水平分别为3.539±0.599和4.469±0.331，高于对照组的0.742±0.095和0.799±0.175；Western-blot验证蛋白表达水平增加，差异均有统计学意义（ <0.05）。地塞米松组TNF-α、IL-1β和IFN-γ蛋白表达水平高于对照组（3.476±0.932和0.945±0.095，4.111±0.220和0.762±0.105，2.155±0.240和0.656±0.104），差异均有统计学意义（ <0.05）。Western-blot结果显示地塞米松组Nrf2和HO-1的蛋白表达水平分别为0.21±0.07和0.19±0.06，低于对照组1.13±0.15和0.92±0.21，差异有统计学意义（ <0.05）；地塞米松组BMSCs中促凋亡蛋白Bax及Cleaved-Caspase-3表达水平较对照组高（3.673±0.397和0.453±0.111，3.863±0.399和0.465±0.057），抗凋亡蛋白Bcl-2的表达水平低（0.959±0.073和2.126±0.195），差异均有统计学意义（ <0.05）。 结论 高剂量地塞米松处理-停药后可通过抑制Nrf2/HO-1信号通路诱导BMSCs衰老改变并增加衰老相关分泌表型表达，同时通过激活线粒体凋亡通路增加BMSCs的凋亡而抑制BMSCs成骨分化。

关键词：间充质干细胞;糖皮质激素;衰老;凋亡;成骨分化;激素性股骨头坏死

基金资助：山东省自然科学基金ZR2023QH517，ZR2022QH252，ZR2024MH301