Điều chỉnh sự tự tiêu của tế bào xương dựa trên nghiên cứu tín hiệu PI3K/AKT/mTOR về tác động của β-ecdysterone đến quá trình hồi phục gãy xương

Journal of Orthopaedic Surgery and Research - 2021
Yunjia Tang1, Yafeng Mo1, Dawei Xin1, Zhenfei Xiong1, Linru Zeng1, Guoan Luo1, Yanguang Cao2
1Department of Orthopedics, Hospital of Traditional Chinese Medicine of Xiaoshan District, No. 156, Yucai Road, Xiaoshan District, Hangzhou City, Zhejiang Province, China
2Department of Orthopedics, The Second Affiliated Hospital of Zhejiang Chinese Medical University, No. 318, ChaoWang Road, Gongshu District, Hangzhou City, Zhejiang Province, China

Tóm tắt

Tóm tắt Mục tiêu Để nghiên cứu tác động của β-ecdysterone đến quá trình hồi phục gãy xương và cơ chế tiềm ẩn. Phương pháp Thử nghiệm MTT được sử dụng để phát hiện khả năng sống sót của tế bào. Thử nghiệm AO/PI và dòng tế bào được sử dụng để xác định tỷ lệ tế bào chết. Mức độ biểu hiện của RunX2, ATG7 và LC3 được đánh giá bằng qRT-PCR và thử nghiệm Western blot. X-quang và nhuộm HE được thực hiện trên xương đùi gãy. Thử nghiệm miễn dịch hóa học được sử dụng để phát hiện mức độ biểu hiện của Beclin-1 và thử nghiệm miễn dịch huỳnh quang được sử dụng để đo lượng biểu hiện của LC3 trong các xương đùi gãy. Thử nghiệm Western blot được áp dụng để xác định mức độ biểu hiện của PI3K, p-AKT1, AKT1, p-mTOR, mTOR, p-p70S6K và p70S6K. Kết quả Hoạt động ALP và mức độ biểu hiện của RunX2 trong các tế bào nguyên bào xương gãy tăng lên đáng kể, tỷ lệ tế bào chết bị ức chế bởi rapamycin, 60, và 80 μM β-ecdysterone. Tình trạng tự tiêu hóa trong các tế bào nguyên bào xương và xương đùi gãy được tăng cường bởi rapamycin và β-ecdysterone. So với nhóm kiểm soát, điểm Garrett được cải thiện rõ rệt trong các nhóm rapamycin và β-ecdysterone, đi kèm với tình trạng bệnh lý được cải thiện. Cuối cùng, con đường PI3K/AKT/mTOR trong cả tế bào nguyên bào xương và xương đùi gãy đều bị ức chế bởi rapamycin và β-ecdysterone. Kết luận β-ecdysterone có thể thúc đẩy hồi phục gãy xương bằng cách kích hoạt quá trình tự tiêu hóa thông qua việc ức chế con đường tín hiệu PI3K/AKT/mTOR.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

Einhorn TA, Gerstenfeld LC. Fracture healing: mechanisms and interventions. Nat Rev Rheumatol. 2015;11(1):45–54.

Nelson FR, Brighton CT, Ryaby J, Simon BJ, Nielson JH, Lorich DG, Bolander M, Seelig J. Use of physical forces in bone healing. J Am Acad Orthop Surg. 2003;11(5):344–54.

Ekegren CL, Edwards ER, de Steiger R, Gabbe BJ. Incidence, costs and predictors of non-union, delayed union and mal-union following long bone fracture. Int J Environ Res Public Health. 2018;15(12):2845.

Shen HM, Codogno P. Autophagic cell death: Loch Ness monster or endangered species? Autophagy. 2011;7(5):457–65.

Funderburk SF, Marcellino BK, Yue Z. Cell “self-eating” (autophagy) mechanism in Alzheimer’s disease. Mt Sinai J Med. 2010;77(1):59–68.

Singh R, Xiang Y, Wang Y, Baikati K, Cuervo AM, Luu YK, Tang Y, Pessin JE, Schwartz GJ, Czaja MJ. Autophagy regulates adipose mass and differentiation in mice. J Clin Invest. 2009;119(11):3329–39.

Liu F, Fang F, Yuan H, Yang D, Chen Y, Williams L, Goldstein SA, Krebsbach PH, Guan JL. Suppression of autophagy by FIP200 deletion leads to osteopenia in mice through the inhibition of osteoblast terminal differentiation. J Bone Miner Res. 2013;28(11):2414–30.

Darcy A, Meltzer M, Miller J, Lee S, Chappell S, Ver Donck K, Montano M. A novel library screen identifies immunosuppressors that promote osteoblast differentiation. Bone. 2012;50(6):1294–303.

Kapur P, Wuttke W, Jarry H, Seidlova-Wuttke D. Beneficial effects of beta-Ecdysone on the joint, epiphyseal cartilage tissue and trabecular bone in ovariectomized rats. Phytomedicine. 2010;17(5):350–5.

Gao L, Cai G, Shi X. Beta-ecdysterone induces osteogenic differentiation in mouse mesenchymal stem cells and relieves osteoporosis. Biol Pharm Bull. 2008;31(12):2245–9.

Tang Y, Mo Y, Xin D, Zeng L, Yue Z, Xu C. beta-ecdysterone alleviates osteoarthritis by activating autophagy in chondrocytes through regulating PI3K/AKT/mTOR signal pathway. Am J Transl Res. 2020;12(11):7174–86.

Bonnarens F, Einhorn TA. Production of a standard closed fracture in laboratory animal bone. J Orthop Res. 1984;2(1):97–101.

Li G, Chen L, Chen K. Curcumin promotes femoral fracture healing in a rat model by activation of autophagy. Med Sci Monit. 2018;24:4064–72.

Qiao J, Huang J, Zhou M, Cao G, Shen H. Inhibition of HIF-1alpha restrains fracture healing via regulation of autophagy in a rat model. Exp Ther Med. 2019;17(3):1884–90.

Yin ZY, Yin J, Huo YF, Yu J, Sheng LX, Dong YF. Rapamycin facilitates fracture healing through inducing cell autophagy and suppressing cell apoptosis in bone tissues. Eur Rev Med Pharmacol Sci. 2017;21(21):4989–98.

Al Saedi A, Goodman CA, Myers DE, Hayes A, Duque G. Rapamycin affects palmitate-induced lipotoxicity in osteoblasts by modulating apoptosis and autophagy. J Gerontol A Biol Sci Med Sci. 2020;75(1):58–63.

Wen F, Yu J, He CJ, Zhang ZW, Yang AF. betaecdysterone protects against apoptosis by promoting autophagy in nucleus pulposus cells and ameliorates disc degeneration. Mol Med Rep. 2019;19(3):2440–8.

Fujita E, Kouroku Y, Isoai A, Kumagai H, Misutani A, Matsuda C, Hayashi YK, Momoi T. Two endoplasmic reticulum-associated degradation (ERAD) systems for the novel variant of the mutant dysferlin: ubiquitin/proteasome ERAD(I) and autophagy/lysosome ERAD(II). Hum Mol Genet. 2007;16(6):618–29.

Ng G, Huang J. The significance of autophagy in cancer. Mol Carcinog. 2005;43(4):183–7.

Xie Z, Nair U, Klionsky DJ. Atg8 controls phagophore expansion during autophagosome formation. Mol Biol Cell. 2008;19(8):3290–8.

Xia J, He Y, Meng B, Chen S, Zhang J, Wu X, Zhu Y, Shen Y, Feng X, Guan Y, Kuang C, Guo J, Lei Q, Wu Y, An G, Li G, Qiu L, Zhan F, Zhou W. NEK2 induces autophagy-mediated bortezomib resistance by stabilizing Beclin-1 in multiple myeloma. Mol Oncol. 2020;14(4):763–78.

Lu N, Li CZ, Luo XQ, Yang KL. Effect of Beclin-1 shRNA on hypoxia-induced autophagy in SH-SY5Y cells. Zhongguo Ying Yong Sheng Li Xue Za Zhi. 2018;34(5):464–9.

Tang YH, Yue ZS, Li GS, Zeng LR, Xin DW, Hu ZQ, Xu CD. Effect of betaecdysterone on glucocorticoidinduced apoptosis and autophagy in osteoblasts. Mol Med Rep. 2018;17(1):158–64.

Tang H, Li RP, Liang P, Zhou YL, Wang GW. miR-125a inhibits the migration and invasion of liver cancer cells via suppression of the PI3K/AKT/mTOR signaling pathway. Oncol Lett. 2015;10(2):681–6.

Rodon J, Dienstmann R, Serra V, Tabernero J. Development of PI3K inhibitors: lessons learned from early clinical trials. Nat Rev Clin Oncol. 2013;10(3):143–53.

Wang X, Fu YF, Liu X, Feng G, Xiong D, Mu GF, Chen FP. ROS promote Ox-LDL-induced platelet activation by up-regulating autophagy through the inhibition of the PI3K/AKT/mTOR pathway. Cell Physiol Biochem. 2018;50(5):1779–93.

Yip PY. Phosphatidylinositol 3-kinase-AKT-mammalian target of rapamycin (PI3K-Akt-mTOR) signaling pathway in non-small cell lung cancer. Transl Lung Cancer Res. 2015;4(2):165–76.

Thông tin
Thông tin xuất bản

Journal of Orthopaedic Surgery and Research

Thông tin tác giả