鸢尾素缓解棕榈酸对骨髓间充质干细胞的成骨抑制

doi:10.12307/2023.772

中国组织工程研究 ›› 2024, Vol. 28 ›› Issue (1): 26-31.doi: 10.12307/2023.772

• 骨髓干细胞 bone marrow stem cells • 上一篇下一篇

鸢尾素缓解棕榈酸对骨髓间充质干细胞的成骨抑制

张元澍1，2，何旭1，薛源2，金叶盛2，汪凯1，施勤1，芮永军2

1苏州大学苏州医学院，江苏省苏州市 215000；2苏州大学附属无锡九院，江苏省无锡市 214000

收稿日期:2022-10-28 接受日期:2022-12-24 出版日期:2024-01-08 发布日期:2023-06-28
通讯作者: 芮永军，主任医师，博士生导师，教授，苏州大学附属无锡九院，江苏省无锡市 214000
作者简介:张元澍，男，1995年生，河南省开封市人，汉族，苏州大学在读硕士，主要从事干细胞和骨代谢相关研究。何旭，男，1998年生，四川省乐山市人，汉族，苏州大学在读硕士，主要从事骨代谢相关研究。
基金资助:
国家自然科学基金面上项目(82172485)，项目负责人：施勤；无锡市“太湖人才计划”顶级医学专家团队，项目负责人：芮永军

Irisin alleviates palmitic acid-induced osteogenic inhibition in bone marrow mesenchymal stem cells

Zhang Yuanshu1, 2, He Xu1, Xue Yuan2, Jin Yesheng2, Wang Kai1, Shi Qin1, Rui Yongjun2

1Suzhou Medical College of Soochow University, Suzhou 215000, Jiangsu Province, China; 2Wuxi Ninth People’s Hospital Affiliated to Soochow University, Wuxi 214000, Jiangsu Province, China

Received:2022-10-28 Accepted:2022-12-24 Online:2024-01-08 Published:2023-06-28
Contact: Rui Yongjun, Chief physician, Doctoral supervisor, Professor, Wuxi Ninth People’s Hospital Affiliated to Soochow University, Wuxi 214000, Jiangsu Province, China
About author:Zhang Yuanshu, Master candidate, Suzhou Medical College of Soochow University, Suzhou 215000, Jiangsu Province, China; Wuxi Ninth People’s Hospital Affiliated to Soochow University, Wuxi 214000, Jiangsu Province, China He Xu, Master candidate, Suzhou Medical College of Soochow University, Suzhou 215000, Jiangsu Province, China
Supported by:
the National Natural Science Foundation of China, No. 82172485 (to SQ); Wuxi Top Medical Expert Team of “Taihu Talent Program” (to RYJ)

摘要/Abstract

摘要：

文题释义：

鸢尾素：是一种在骨骼肌细胞内发现的由FNDC5基因编码的蛋白，鸢尾素的生理作用主要有减轻氧化应激、神经保护作用、抗炎症特性和相关的抗转移作用，因其具有激活各种信号通路的抗炎特性被认为能对肥胖相关疾病发挥潜在保护作用，但具体机制还未被阐明。

棕榈酸：脂肪细胞会产生大量的饱和脂肪酸，饱和脂肪酸过量时可能会导致脂毒性，而棕榈酸是脂肪组织中最丰富的饱和脂肪酸之一，常被用于模拟脂毒性细胞模型，这里使用该模型探究鸢尾素对棕榈酸带来脂毒性的保护作用。

背景：鸢尾素是肌肉细胞在运动时从跨膜蛋白FNDC5中分离出来的肌因子，具有诱导白色脂肪组织褐变的功能，但是其对脂毒性引起的成骨分化的影响及机制尚不清楚。
目的：探究鸢尾素对棕榈酸诱导的骨髓间充质干细胞成骨能力的影响及作用机制。
方法：CCK-8检测不同浓度棕榈酸对小鼠骨髓间充质干细胞增殖的影响，以及鸢尾素对棕榈酸存在条件下骨髓间充质干细胞增殖的影响；鸢尾素和棕榈酸预处理24 h后，对小鼠骨髓间充质干细胞成骨诱导分化，在成骨诱导培养第7天进行碱性磷酸酶染色，qRT-PCR检测成骨相关基因的表达，Western blot检测AMPK/BMP2/SMAD信号通路相关蛋白的表达，第21天进行茜素红染色，检测成骨差异。

结果与结论：①CCK-8结果提示骨髓间充质干细胞的扩增与棕榈酸的浓度呈反比，但在0.02 mmol/L 浓度时，棕榈酸对骨髓间充质干细胞扩增无显著影响，鸢尾素质量浓度在0.1-20 μg/L范围内时，不影响骨髓间充质干细胞增殖；②碱性磷酸酶染色及茜素红染色结果显示，棕榈酸抑制骨髓间充质干细胞成骨分化能力，鸢尾素能改善棕榈酸诱导的骨髓间充质干细胞成骨抑制，qRT-PCR结果显示，棕榈酸可以引起成骨相关基因下调，而鸢尾素可以抑制这一趋势；③Western bolt结果显示，相较于单纯棕榈酸干预组，鸢尾素处理后增强了骨髓间充质干细胞中AMPK/BMP2/SMAD信号通路传导。该研究发现了鸢尾素能够改善棕榈酸预处理骨髓间充质干细胞的成骨分化能力并提出了具体的机制可能是由AMPK/BMP/SMAD信号通路介导的。

https://orcid.org/0000-0001-7982-7593(张元澍)

中国组织工程研究杂志出版内容重点：干细胞；骨髓干细胞；造血干细胞；脂肪干细胞；肿瘤干细胞；胚胎干细胞；脐带脐血干细胞；干细胞诱导；干细胞分化；组织工程

关键词: 骨髓间充质干细胞, 鸢尾素, 棕榈酸, 成骨分化, AMPK/BMP2/SMAD 通路

Abstract: BACKGROUND: Irisin, a myokine isolated from the transmembrane protein FNDC5 by muscle cells during exercise, has the function of inducing the browning of white adipose tissue, but its effect on lipotoxicity-induced osteogenic differentiation and the mechanism is unclear.
OBJECTIVE: To investigate the effect of irisin on the osteogenic ability of palmitic acid-induced bone marrow mesenchymal stem cells and the mechanism of action.
METHODS: CCK-8 assay was used to detect the effect of different concentrations of palmitic acid on the proliferation of mouse bone marrow mesenchymal stem cells and the effect of irisin on the proliferation of mouse bone marrow mesenchymal stem cells in the presence of palmitic acid. After pretreatment with irisin and palmitic acid for 24 hours, osteogenic differentiation of mouse bone marrow mesenchymal stem cells was induced by alkaline phosphatase staining as well as qRT-PCR was performed to detect the expression of osteogenesis-related genes on day 7 of osteogenic induction culture. The expression of proteins related to the AMPK/BMP2/SMAD signaling pathway was detected by western blot assay. Alizarin red staining was conducted on day 21 to detect osteogenic differences.
RESULTS AND CONCLUSION: (1) The CCK-8 assay results suggested that the amplification of bone marrow mesenchymal stem cells was inversely proportional to the concentration of palmitic acid, but at 0.02 mmol/L concentration, palmitic acid had no significant effect on the amplification of bone marrow mesenchymal stem cells, and irisin did not affect the proliferation of bone marrow mesenchymal stem cells when its mass concentration was in the range of 0.1-20 μg/L. (2) Alkaline phosphatase staining and alizarin red staining showed that palmitic acid inhibited the osteogenic differentiation ability of bone marrow mesenchymal stem cells. Irisin improved palmitic acid-induced osteogenic inhibition of bone marrow mesenchymal stem cells. qRT-PCR results showed that palmitic acid could cause the downregulation of osteogenic-related genes, and irisin could inhibit this trend. (3) Western blot assay results showed that compared with the palmitic acid intervention group, irisin treatment enhanced AMPK/BMP2/SMAD signal transduction in bone marrow mesenchymal stem cells. It is found that irisin can improve the osteogenic differentiation ability of bone marrow mesenchymal stem cells pretreated with palmitic acid, and proposed that the specific mechanism might be mediated by AMPK/BMP/SMAD signaling pathway.

Key words: bone marrow mesenchymal stem cell, irisin, palmitic acid, osteogenic differentiation, AMPK/BMP2/SMAD pathway

中图分类号:

张元澍, 何旭, 薛源, 金叶盛, 汪凯, 施勤, 芮永军. 鸢尾素缓解棕榈酸对骨髓间充质干细胞的成骨抑制[J]. 中国组织工程研究, 2024, 28(1): 26-31.

Zhang Yuanshu, He Xu, Xue Yuan, Jin Yesheng, Wang Kai, Shi Qin, Rui Yongjun. Irisin alleviates palmitic acid-induced osteogenic inhibition in bone marrow mesenchymal stem cells[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2024, 28(1): 26-31.

图/表（结果） 6

2.1 小鼠BMSCs的鉴定结果流式分析结果显示，小鼠BMSCs表面CD29、CD44的阳性率分别为97.8% 和97.0%，CD31、CD117的阳性率仅为0.082%和0.19%。该流式鉴定结果证明所提取的细胞纯度高且为BMSCs，见图1。

2.2 棕榈酸对BMSCs增殖的影响为了研究棕榈酸对BMSCs增殖的影响，通过CCK-8实验检测不同浓度棕榈酸(0，0.01，0.02，0.05，0.1，0.2，0.4，0.5，1 mmol/L)干预6，12，24，48 h后BMSCs的增殖情况。结果显示，棕榈酸浓度增加会显著抑制BMSCs的增殖。在24 h时间点0，0.01，0.02 mmol/L棕榈酸对BMSCs增殖的影响无显著性差异，因此在后续实验中选用0.02 mmol/L，24 h作为棕榈酸处理浓度和时间，见图2。

2.3 鸢尾素对棕榈酸干预的BMSCs增殖的影响使用不同质量浓度的鸢尾素(0，0. 1，1，5，10，20 μg/L)在已经加入0.02 mmol/L棕榈酸的情况下干预BMSCs。通过CCK-8实验检测干预24 h BMSCs的增殖情况。结果显示在0.1-20 μg/L范围内，鸢尾素不影响BMSCs增殖。结合先前的研究报道，在后续的实验中选择了质量浓度为5 μg/L的鸢尾素，见图3。

2.4 鸢尾素对棕榈酸干预的BMSCs成骨能力的影响从碱性磷酸酶染色、茜素红染色及定量分析结果可以看到，在0.02 mmol/L棕榈酸处理后，BMSCs中的碱性磷酸酶表达明显下降，矿化能力显著降低，钙结节形成减少。而在加入5 μg/L鸢尾素后，与单纯加入0.02 mmol/L棕榈酸组相比，BMSCs中的碱性磷酸酶表达和矿化能力有所恢复，钙结节形成增多。通过染色及定量分析结果可以看出鸢尾素能缓解解棕榈酸诱导的BMSCs成骨能力下降，见图4。

2.5 鸢尾素对棕榈酸干预的BMSCs成骨基因表达的影响 qRT-PCR 结果显示，棕榈酸的预处理抑制了早期成骨相关基因Runt相关转录因子2和成骨特异转录因子的表达，碱性磷酸酶和骨形态发生蛋白2 的表达也显著下降，而鸢尾素的加入缓解了棕榈酸引起的成骨相关基因的下降。证明棕榈酸可以通过抑制BMSCs成骨相关基因表达从而抑制其成骨分化，而鸢尾素可以一定程度上恢复成骨基因的表达，见图5。

2.6 AMPK/BMP/SMAD信号通路参与鸢尾素缓解棕榈酸诱导的BMSCs成骨抑制 Western blot检测结果显示，棕榈酸预处理显著抑制了骨形态发生蛋白2、p-AMPK和p-SMAD1/5/9的蛋白表达，而鸢尾素的干预可使骨形态发生蛋白2、p-AMPK和p-SMAD1/5/9的蛋白表达增加。结果表明AMPK/BMP/SMAD信号通路参与调控鸢尾素缓解棕榈酸诱导的BMSCs成骨抑制，见图6。

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引言

肥胖是一个日益严重的社会问题，世界卫生组织(WHO)在2016年的报告表明，近50年来全世界肥胖症人数增加了接近2倍，且仍在持续升高[1]。肥胖早期被认为是一种骨骼的保护因素，主要是因为机械刺激后骨形成增强[2-3]，但是随着研究的深入，越来越多的证据表明体脂增加和高脂血症会降低骨密度[4-5]，增加骨折风险[1-3，6]。
在人体骨骼系统中，脂肪占据了骨髓空间的近70%。脂肪组织衍生的炎性细胞因子可增加肥胖相关的代谢紊乱，同时产生大量饱和脂肪酸，这些物质在细胞内过度积累会影响髓腔内多种细胞的功能活动[7-8]。棕榈酸是脂肪组织中最丰富的饱和脂肪酸，可通过细胞凋亡和自噬影响骨髓间充质干细胞(bone mesenchymal stem cells，BMSCs)的生物学活性[9-10]。
BMSCs是一种能够自我更新并具有成脂、成骨和成软骨等多向分化潜能的祖细胞[11-13]，在骨代谢中起着关键作用[14]。造血干细胞来源的血细胞、免疫细胞、破骨细胞以及多种细胞因子构成的骨髓微环境可调控BMSCs向成骨细胞或脂肪细胞谱系转化[15-17]。有研究表明肥胖会引起髓腔内饱和脂肪酸增多[1]，改变骨髓微环境，从而影响BMSCs的成骨分化，但是其生物学机制尚不明确。
鸢尾素是骨骼肌细胞运动后产生的一种肌因子，由FNDC5基因编码合成，可使白色脂肪细胞向棕色脂肪褐变从而改善肥胖[18]。随着研究的深入鸢尾素被发现在多系统中具有强大的生物学功能。最近有研究表明，鸢尾素可通过AMPK通路介导巨噬细胞极化，减轻肥胖小鼠的高脂血症并促进脂肪分解[19]。课题组前期已证明鸢尾素可通过αV整合素受体激活BMSCs上的BMP/SMAD信号通路促进其成骨分化。BMP/SMAD信号通路在众多生物系统中对细胞生长、分化和发育具有重要调节作用。但有关高脂环境下BMP/SMAD通路的相关报道较少。
该研究利用棕榈酸模拟高脂状态的骨髓微环境，给予重组鸢尾素进行干预，旨在明确鸢尾素对高脂环境下小鼠BMSCs成骨分化的影响，初步探讨了其可能的作用机制。中国组织工程研究杂志出版内容重点：干细胞；骨髓干细胞；造血干细胞；脂肪干细胞；肿瘤干细胞；胚胎干细胞；脐带脐血干细胞；干细胞诱导；干细胞分化；组织工程

材料方法

1.1 设计体外细胞实验，多组间比较采用ANOVA单因素方差分析。

1.2 时间及地点实验于2021年6月至2022年9月在苏州大学骨科研究所以及无锡市第九人民医院骨科研究所完成。

1.3 材料

1.3.1 实验细胞 C57BL/6小鼠BMSCs购自美国赛业，使用α-MEM完全培养基(含体积分数为10%胎牛血清)进行传代培养，细胞在皿内扩增融合至80%左右，加入适量0.25%胰酶消化液将细胞消化于15 mL离心管中传至下一代，传代比例为1∶3，约3 d换液1次，待细胞扩增融合至90%左右用于实验或继续传代。
1.3.2 实验主要试剂棕榈酸(MCE生物科技，美国)；α-MEM培养基(CORNING，美国)；鸢尾素(Enzo Life Science，美国)；澳洲特级胎牛血清(Gibco，美国)；0.25%胰蛋白酶(Gibco，美国)；细胞培养用青霉素-链霉素(Gibco，美国)；流式抗体 CD31-PE-Cy7、CD117-eFlour450、CD44-PerCP-Cy5.5、CD29-PE(Biolegend，美国)；β-甘油磷酸钠、抗坏血酸、地塞米松(MCE，美国)； PBS(碧云天，中国)；40 g/L多聚甲醛(Biosharp，中国)；Cell Counting Kit-8试剂盒(Dojindo，日本)；BCIP/NBT显色试剂盒(碧云天，中国)；茜素红染色液(赛业，美国)；Trizol (赛默飞，美国)；PCR引物(上海生工生物股份有限公司，中国)；RIPA(新赛美，苏州)；BCA蛋白定量试剂盒(Abcam，美国)；电泳液(MCE生物科技，美国)；转膜液和洗涤液(碧云天，中国)；PAGE凝胶快速制备试剂盒(雅酶，中国)；BMP2抗体、t-AMPK 抗体、p-AMPK 抗体、t-SMAD1/5/9抗体、p-SMAD1/5/9 抗体(Abcam，美国)。
1.4 实验方法
1.4.1 流式鉴定待BMSCs生长到约90%汇合时，用预热的0.25%胰酶消化后离心；弃上清，用提前混合了小鼠CD31-PE-Cy7(0.2 μL)、CD117-eFlour450(0.2 μL)、CD44-PerCP-Cy5.5 (0.2 μL)、CD29-PE(0.2 μL)抗体的100 μL含体积分数为2%胎牛血清的PBS重悬(1×106个细胞)，4 ℃避光孵育30 min，含体积分数为2%胎牛血清的PBS洗涤1遍，加入400 μL含体积分数为2%胎牛血清的PBS重悬，流式细胞仪检测，FlowJo v10软件分析数据。
1.4.2 BMSCs分组 ①OB组：α-MEM培养基预处理24 h后成骨诱导；②OB+IRI组：α-MEM培养基+5 μg/L鸢尾素预处理24 h后成骨诱导；③OB+PA组：α-MEM培养基+0.02 mmol/L棕榈酸预处理24 h后成骨诱导；④OB+PA+IRI组：α-MEM培养基+5 μg/L鸢尾素+0.02 mmol/L棕榈酸共同预处理24 h后成骨诱导。
1.4.3 细胞增殖与毒性检测实验将第3代BMSCs以2×103/孔的密度接种于96孔板，待细胞贴壁后，用CCK-8试剂盒检测不同浓度(0，0.01，0.02，0.05，0.1，0.2，0.4，0.5，1 mmol/L)棕榈酸在不同时间(6，12，24 h)对细胞增殖活性的影响。在不同时间点(6，12，24 h)弃去孔板上清后每孔加入100 μL含10% CCK-8工作液的培养基，37 ℃培养箱中避光孵育2 h，吸取含工作液的培养基至新的96孔板，酶标仪测定其在450 nm处吸光度值。
将第3代BMSCs以2×103/孔的密度接种于96孔板，待细胞贴壁后，加入0.02 mmol/L棕榈酸和不同质量浓度的鸢尾素(0，0. 1，1，5，10，20 μg/L)共同干预24 h，采用CCK-8试剂盒检测细胞的增殖活性，具体步骤：在干预24 h弃去孔板上清后每孔加入100 μL含10% CCK-8 工作液的培养基，37 ℃培养箱中避光孵育2 h，吸取含工作液的培养基至新的96孔板，酶标仪测定其在450 nm处吸光度值。
1.4.4 细胞成骨诱导配制成骨诱导培养基：在含体积分数为10%胎牛血清的α-MEM培养基50 mL中加入抗坏血酸、地塞米松和β-甘油磷酸钠配置成终浓度分别为50 mg/L、0.1 μmol/L和10 mmol/L的成骨诱导培养基。
将预处理24 h的BMSCs以1×104/孔的密度接种在24孔板中，以8×104/孔的密度接种在6孔板中，分别加入成骨培养基进行成骨诱导。
1.4.5 碱性磷酸酶染色在成骨诱导的第7天，弃去24孔板中的培养基，加入PBS清洗2次；每孔加入适量40 g/L多聚甲醛平铺孔板底部固定30 min后，弃去固定液，PBS洗涤2次；配制BCIP/NBT工作液：显色液3 mL、BCIP 溶液10 μL、NBT溶液20 μL，加入适量工作液，室温避光孵育30 min；吸除染液，PBS缓慢吹洗3遍后，在显微镜下观察。
1.4.6 茜素红染色成骨诱导的第21天，弃去24孔板中的培养基，PBS 清洗2遍；每孔加入40 g/L多聚甲醛固定30 min后，PBS洗涤2次；每孔加入500 μL 茜素红染液，室温避光孵育 30 min；吸出染液，PBS洗3遍，在显微镜下观察。

1.4.7 实时荧光定量 PCR(qRT-PCR) 成骨诱导培养第7天时，弃去6孔板中的培养基，PBS洗涤2次后每孔加入1 mL Trizol，冰上裂解10 min转移至1.5 mL EP管；每个EP管中加入1/5体积的氯仿(200 μL)，充分摇匀15 s后冰上静置10 min，12 000×g离心10 min；离心后上层的无色水相转移至EP 管。在管中加入与水相等体积的异丙醇，缓慢上下颠倒后室温静置5-10 min，4 ℃，12 000×g离心10 min，可见 RNA 沉淀沉于管壁；加入 1 mL体积分数为75%乙醇充分吹打混匀，洗涤RNA后4 ℃，12 000×g离心10 min；体积分数为75%乙醇重复洗涤1次；室温晾干，根据提取的RNA浓度加入适量DEPC水之后金属浴5-8 min，测定RNA 浓度。按照说明书使用反转录试剂盒将RNA反转录成cDNA后进行 qRT-PCR 检测成骨特异转录因子、Runt相关转录因子2、骨形态发生蛋白2和碱性磷酸酶等成骨相关基因的表达，引物序列见表1。

1.4.8 Western blot检测在成骨诱导第7天时，弃去6 孔板中的培养基，PBS洗涤2次，加入适量RIPA提取蛋白，BCA法测定蛋白浓度；制胶，在制备好凝胶的孔中加入等质量的蛋白样品，电泳阶段：60 V，15 min再100 V，1 h；转膜阶段：300 mA，1 h，封闭1 h；加入一抗β-actin、骨形态发生蛋白2、t-AMPK，p-AMPK和t-SMAD1/5/9和p-SMAD1/5/9孵育过夜，加入二抗孵育1 h，洗涤条带并曝光，用ImageJ软件对曝光后条带进行定量分析。
1.5 主要观察指标鸢尾素对棕榈酸干预的BMSCs增殖与成骨分化的作用。
1.6 统计学分析用GraphPad Prism 8.3软件进行统计分析，实验结果以x±s表示，多组间比较用ANOVA 单因素方差分析，P < 0.05为差异有显著性意义。统计学方法已通过苏州大学生物统计学专家审核。

讨论

肥胖会导致骨髓微环境异常，大量细胞和动物研究表明，脂肪细胞会影响BMSCs的增殖和分化[20]。鸢尾素作为一种肌因子具有诱导白色脂肪组织褐变的功能[21]，其对成骨的促进作用也被广泛探索[22-23]，COLAIANNI等[24]发现每周注射重组鸢尾素的小鼠胫骨皮质骨密度显著增加，另有研究表明鸢尾素可诱导骨髓基质细胞分化为成骨细胞，QIAO等[25]证明了鸢尾素处理大鼠成骨细胞可以上调成骨相关基因的表达。LUO等[26]报道了重组鸢尾素可减轻卵巢切除小鼠的骨丢失。ZHANG等[27]研究发现鸢尾素作用于脂肪组织，可以重编程其褐变过程。这些研究说明鸢尾素对骨代谢和脂肪代谢有广泛的调节作用，然而如何调控高脂环境下BMSCs的成骨分化未见报道。
该实验通过棕榈酸体外模拟肥胖下的骨髓微环境，以此研究BMSCs在高脂环境下的成骨分化能力，并利用鸢尾素干预处理，探究了其生物学性能。首先对C57BL/6小鼠BMSCs进行流式鉴定，明确其干细胞特性。CCK-8检测结果发现，当棕榈酸浓度低于0.02 mmol/L时，小鼠的BMSCs在6，12，24 h都保持着良好的增殖能力，当大于0.05 mmol/L时其增殖能力受到显著抑制，表明饱和脂肪酸的增多会影响BMSCs的增殖，随后在0.02 mmol/L棕榈酸的情况下使用不同质量浓度的鸢尾素处理BMSCs 24 h，探讨鸢尾素对棕榈酸干预的BMSCs增殖的影响。结果表明，在0.1-20 μg/L范围内，鸢尾素不影响BMSCs增殖，说明鸢尾素作为一种骨骼肌自分泌激素，对高脂状态下的BMSCs增殖并无明显影响。
在BMSCs成骨分化过程中，稳定的骨髓微环境起着至关重要的作用，多种细胞因子的释放都会对其产生影响[28-29]，通过碱性磷酸酶染色和茜素红染色证明，高脂环境会降低BMSCs成骨分化中碱性磷酸酶的含量及矿化结节的形成，qPCR结果同样发现成骨相关基因Runt相关转录因子2、成骨特异转录因子、碱性磷酸酶和骨形态发生蛋白2 表达降低，而在加入鸢尾素后，可同时增强BMSCs基础状态和高脂状态下的成骨分化。以上研究说明骨髓微环境是BMSCs功能活动的重要场所，肥胖引起的饱和脂肪酸增多会抑制其成骨分化能力，鸢尾素作为自分泌激素在骨髓微环境中同样发挥着生物学性能，减轻了高脂环境下的BMSCs成骨抑制。
近年来鸢尾素调控骨代谢的分子机制有着广泛的研究。鸢尾素可通过AMPK通路来促进巨噬细胞向M2极化，从而促进成骨[30]。BMP/SMAD信号通路在众多生物系统中对细胞生长、分化和发育的调节发挥重要作用。在BMP/SMAD通路中信号转导起始于配体诱导的丝氨酸/苏氨酸受体激酶寡聚化和胞浆信号转导分子SMAD1/5/9的磷酸化，而后与SMAD4结合，转运入胞核调节不同的生物学效应。课题组之前的研究结果发现，鸢尾素能够通过与αV整合素结合并激活BMSCs上的BMP/SMAD信号传导来促进其成骨分化[31]。由此，该实验对BMP/SMAD信号通路中骨形态发生蛋白2、p-AMPK和p-SMAD1/5/9的蛋白表达进行了初步验证，结果显示棕榈酸干预组上述蛋白表达量明显减少，而鸢尾素处理后上述蛋白表达量显著提高，说明AMPK/BMP/SMAD通路可能参与调控鸢尾素对高脂环境下BMSCs成骨能力的保护作用。
结论：骨髓微环境是复杂的生物学场所，包含了多种细胞和细胞因子，其中脂代谢异常导致的高脂环境会对多种生物学过程产生影响，可引起骨丢失甚至骨质疏松，该研究利用棕榈酸干预BMSCs在体外模拟高脂状态，发现其成骨分化减弱，同时加入鸢尾素后得到了改善，为肥胖导致的骨代谢异常提供了新的思路和治疗靶点。中国组织工程研究杂志出版内容重点：干细胞；骨髓干细胞；造血干细胞；脂肪干细胞；肿瘤干细胞；胚胎干细胞；脐带脐血干细胞；干细胞诱导；干细胞分化；组织工程

鸢尾素缓解棕榈酸对骨髓间充质干细胞的成骨抑制

Irisin alleviates palmitic acid-induced osteogenic inhibition in bone marrow mesenchymal stem cells

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