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编号:10501852
雌激素上调小鼠长骨c-fos和c-jun表达水平
http://www.100md.com 《中国药理学通报》 2000年第1期
     李灵芝 张永亮 冯凯琳 马丽英

    摘 要 目的 考察雌酚酮对骨组织c-fos和c-jun表达的影响,为研究雌激素对骨的作用机制积累资料。方法 用体外培养胎鼠长骨考察了雌酚酮对骨生长的作用, 并采用免疫组织化学方法测定了其对骺板静止区、增殖区和肥大区c-fos和c-jun蛋白质表达的影响。结果 雌酚酮在体外能促进长骨生长,并在10-9 mol.L-1~10-7 mol.L-1浓度范围内以剂量依赖的方式上调3个区c-fos和c-jun蛋白质表达水平。结论 提示雌酚酮可能通过上调c-fos和c-jun在软骨细胞的表达而促进含有AP-1结合位 点的、与骨生长发育有关的基因转录和表达, 从而促进骨生长。

    关键词:雌激素 长骨 免疫组织化学 c-fos c-jun

    雌激素在骨代谢,尤其在分解代谢中起着相当重要的作用,但其对骨组织的确切作用机制尚未完全阐明。有文献表明,不同雌激素受体基因的表达除受雌激素受体反应元件ERE调控外,也可被Fos-Jun形成的AP-1转录因子调控[1] 。大量资料显示,c-fos 和 c-jun在骨细胞增殖、分化和骨组织的发生中扮演着极其重要的角色。从基因水平研究雌激素与c-fos 和 c-jun之间的关系,可能揭示骨细胞对雌激素作用的最初反应,有助于阐明雌激素对骨组织的作用机制。文章拟通过考察雌激素对体外培养小鼠胚胎长骨c-fos 和 c-jun表达的影响,为研究雌激素对骨的作用机制积累资料。
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    1 材料和方法

    1.1 药品及主要试剂 雌酚酮购自浙江仙居药厂,培养基BGJ、Hepes、胎牛血清、胃蛋白酶均购自Sigma公司,兔抗人c-fos多 克隆抗体和兔抗小鼠c-jun多克隆抗体(一抗)购自美国Santa Cruz公司,兔SPTM试 剂盒(含生物素化羊抗兔IgG,二抗)购自美国Zymed公司。二氨基联苯胺盐酸盐(DAB)购自丹麦Dako公司, 牛血清白蛋白(BSA) 购自中山公司。

    1.2 主要设备 隔水式恒温培养箱(上海跃进医疗器械三厂),旋转装置(成都方圆电子工程研究所),超净工作台(蚌埠净化设备厂),Olympus解剖显微镜(日本),Olympus光学显微镜(日本),组织切片机(AO, 美国),真彩色图像分析系统(THW-500型,四川联合大学图像研究所)。

    1.3 组织培养

, 百拇医药     1.3.1 实验分组 实验分雌酚酮组(E)和正常对照组,E组又分为10-7 mol.L-1、10-8 mol.L-1和1 0-9 mol.L-1 3个浓度组。每组培养6根,重复5次。

    1.3.2 培养方法 将16 d孕龄的昆明种小鼠脱颈椎处死,于解剖显微镜下剥取♀胎鼠前肢尺骨,置于盛有BGJb培养基的培养瓶 中,按实验分组加入待测药物,置旋转装置上于(37.5±0.5)℃旋转培D养[2]

    1.4 骨干及骨总长度的测量 将培养48 h的尺骨转移至培养皿中,在带游标标尺的解剖显微镜下测量其骨总长度及骨干长度。

    1.5 c-fos、c-jun免疫组织化学染色
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    1.5.1 骨组织处理和染色 骨组织用质量浓度为0.4 g.L-1的甲醛固定,EDTA脱钙后自中心纵切成5 μm厚切片。采用 SP染色法,DAB显色,染色时,一抗和二抗工作浓度均为1∶200。

    1.5.2 结果判定及图像分析 阳性对照为人结肠癌标本代替骨组织;阴性对照骨组织染色时以磷酸缓冲液代替一抗,其余步骤相同。图像分析系统下测定骺板静止区、增殖区和肥大区c-fos 、c-jun阳性细胞数和阳性细胞面积。所有切片放大倍数均为40倍,测量窗面积100 μm2

    1.6 统计方法 所有数据均进行方差分析和q检验。

    2 结果

    2.1 雌酚酮对骨干及骨总长的影响 从Tab 1可以看出:培养介质中雌酚酮浓度为10-7 mol.L-1时,48 h后长骨骨干及总长与对照组相比均显著增加 (P<0.01),低于10-7 mol.L-1时,则无统计学差异(P>0.05)。
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    Tab 1 Effects of estrone on diaphyseal length

    and bone length(X±s, n=6)

    Group

    Diaphyseal length/mm

    Bone length/mm

    Control

    1.22±0.083

    3.54±0.073

    E 10-9 mol.L-1
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    1.22±0.12

    3.62±0.067

    E 10-8 mol.L-1

    1.23±0.071

    3.61±0.15

    E 10-7 mol.L-1

    1.39±0.083**

    3.76±0.065**

    **P<0.01 compared with control
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    2.2 雌酚酮对c-fos和c-jun蛋白质表达及分布的影响 正常对照组c-fos、c-jun蛋白免疫组织化学染色切片中,骺板静止区、增殖区和肥大区均可见免疫反应阳性软骨细胞,阳性物质位于细胞核,呈棕色颗粒状。经雌酚酮处理后, 表达程度发生了变化(Tab 2、Tab 3)。

    Tab 2 Effect of estrone on expression of c-fos protein

    in epiphyseal plate(X±s,n=6)

    Group

    Resting zone

    Proliferative zone

    Hypertrophic zone
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    Control

    8.15±0.18

    8.23±0.13

    7.40±0.17

    (58.3±1.5)

    (58.7±1.6)

    (18.4±1.3)

    E 10-9 mol.L-1

    8.22±0.25

    9.57±0.21**

, 百拇医药     7.31±0.28

    (58.8±5.1)

    (62.3±2.1)

    (17.5±1.1)

    E 10-8 mol.L-1

    9.37±0.17**

    10.24±0.15**

    7.49±0.257

    (57.6±3.2)

    (63.0±3.6)
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    (19.7±4.2)

    E 10-7 mol.L-1

    9.54±0.27**

    13.05±0.18**

    9.78±0.10**

    (60.7±5.8)

    (72.3±2.0)**

    (25.7±2.1**)

    The numbers of staining positive cells of c-fos protein in 100 μm2 section were showed in parentheses and the total area(μm2) of these cells were showed out of parentheses. **P<0.01,compared with control Tab 3 Effect of estrone on expression of c-jun
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    protein in epiphyseal plate(X±s, n=6)

    Group

    Resting zone

    Proliferative zone

    Hypertrophic zone

    Control

    12.02±0.50

    12.19±0.33

    8.20±0.62

    (51.7±4.1)

    (37.0±2.6)
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    (18.0±2.6)

    E 10-9 mol.L-1

    12.34±0.19

    12.58±0.52

    8.59±0.60

    (51.9±2.3)

    (35.3±3.5)

    (19.3±1.5)

    E 10-8 mol.L-1

    17.32±0.13**
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    15.72±0.21**

    11.5±0.28**

    (56.8±2.1)

    (54.0±4.3*)

    (21.7±2.0)

    E 10-7 mol.L-1

    20.20±0.22**

    19.27±0.31**

    13.24±0.56**
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    (66.3±5.7**)

    (69.3±2.0**)

    (22.4±2.2)

    The numbers of staining positive cells of c-jun protein in 100 μm2 section were showed in parentheses and the total area(μm2) of these cells were showed out of parentheses. *P<0.05, **P<0.01,compared wi th control 3 讨论

    3.1 骨干及骨总长 培养介质中加入适当浓度雌酚酮后,培养长骨骨干及骨总长的增长速度明显加快, 此作用与文献报道雌二醇的作用一致[3]
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    3.2 雌酚酮对c-fos和c-jun表达的影响与其促进骨生长的关系 c-fos和c-jun是调控细胞分化和发育的立即早期基因,其基因产物直接与成骨细胞[4~6] 和破骨细胞[7] 的分化、成熟及功能密切相关。fos蛋白和jun蛋白是AP-1(activator protein 1) 转录因子复合物的组成成分, 正常情况下, 在大多数细胞内有低水平表达,本文结果与此相符。在软骨内成骨过程中,c-fos表达与软骨细胞向成骨细胞分化有关[8]

    资料显示,雌激素与受体结合后,可经Fos-Jun形成的AP-1转录因子介导调控下游基 因的表达[1] 。雌激素能够影响软骨细胞的增殖、肥大和矿化[8,9] , 也 可以快速调节破骨细胞的c-fos和c-jun 的mRNA水平[7]。而由软骨细胞和成骨细 胞分泌的,与软骨内成骨及骨重建密切相关的转化生长因子-β(TGF-β),胰岛素样生 长因子-Ⅰ、Ⅱ(IGF-Ⅰ,IGF-Ⅱ)基因序列中均含有AP-1结合位点[10~13] ,且其表达可被雌二醇影响,提示雌激素对骨及软骨发育的影响可能与其对骨组织c-fos和 c-jun表达的影响有关。文中实验结果表明雌酚酮在体外能不同程度地上调骺板软骨静止区 、增殖区和肥大区c-fos和c-jun的蛋白质表达水平,而且此作用在10-9 mol.L -1~10-7 mol.L-1浓度范围内呈剂量依赖性。推测该化合物作用于骨的机制之一可能是其与软骨细胞的雌激素受体结合后,诱导c-fos和c-jun快速转录,表达的c-fos蛋白和c-jun蛋白在核内形成AP-1复合物后促进含有AP-1结合位点的、与骨生长发 育有关的基因转录和表达,通过促进软骨内成骨过程而促进骨生长。c-fos和c-jun表达 后是否通过引起下游基因如TGF-β、IGF-Ⅰ、IGF-Ⅱ的表达而促进骨生长,尚需进一步 研究证实。
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    *国家自然科学基金资助项目,No 39430102

    作者简介:李灵芝,女,35岁,博士,副教授, 研究方向: 雌激素骨作用机制及雌激素类抗骨质疏松药物的开发研究

    李灵芝(武警医学院药学教研室,天津 300162)

    张永亮(武警医学院法医教研室,天津 300162)

    冯凯琳(武警医学院放射教研室,天津 300162)

    马丽英(武警医学院放射教研室,天津 300162)

    参考文献

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