嘌呤受体P2X7在电磁场调节骨髓间充质干细胞成骨分化中的作用

摘要

目的 探讨嘌呤受体P2X7在电磁场调节骨髓间充质干细胞（BMSCs）成骨分化中的作用及其分子机制。方法 体外分离培养4周龄雄性SD大鼠BMSCs,取第3代细胞实验。用1 mT、7.5～75.0 Hz的正弦波电磁场刺激BMSCs 1周后,使用实时定量聚合酶链反应（RT-qPCR）和蛋白质印迹法（Western blot）检测P2X7受体表达,筛选出作用最强的电磁场参数；用筛选出的电磁场刺激含有或者不含P2X7受体拮抗剂A740003 （5 μmol/L）的成骨诱导培养基诱导的BMSCs 1周,RT-qPCR和Western blot检测Runt相关转录因子2（Runx2）、碱性磷酸酶（ALP）及骨桥蛋白（OPN）的表达,Western blot检测磷酸化的蛋白激酶B（Akt）、糖原合成酶激酶3β（GSK3β）及胞内β-连环蛋白（β-catenin）的表达。计量资料以均值±标准差（Mean±SD）表示,采用ANOVA方差分析。结果 1 mT、15 Hz电磁场促进P2X7受体表达作用最强,其mRNA和蛋白相对表达量分别是对照组的2.0倍和1.9倍。1 mT、15 Hz电磁场组RUNX2、ALP及OPN的mRNA相对表达量分别是对照组的2.1、5.3、3.7倍,蛋白相对表达量分别是对照组的1.3、1.6、1.5倍。含有A740003的成骨诱导培养基诱导的BMSCs受1 mT、15 Hz电磁场刺激后,RUNX2、ALP及OPN的mRNA相对表达量与单独电磁场组比较分别下降36%、42%和41%,蛋白相对表达量与单独电磁场组比较分别下降28%、30%和26%。单独使用A740003或磷酸肌醇3激酶（PI3K）/Akt通路阻滞剂LY294002（5 μmol/L）均使电磁场诱导的磷酸化Akt和GSK3β水平下降,同时使胞内β-catenin表达下降。结论 电磁场可促进大鼠BMSCs的P2X7受体表达,激活其下游的Akt/GSK3β/β-catenin信号通路,并最终促进BMSCs成骨分化。