晚期蛋白氧化产物对大鼠骨髓间充质干细胞及成骨细胞增殖和成骨分化的影响及机制

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1、南方医科大学05级临床医学八年制博士学位论文晚期蛋白氧化产物对大鼠骨髓间充质干细胞及成骨细胞增殖和成骨分化的影响及机制TheEffectsandMechanismsofAdvancedOxidationProteinProducts(AOPPs)onProliferationandOsteogenicDifferentiationofRatMesenchymalStemCells(MSCs)andOsteoblasts课题来源：国家自然科学基金(81270966)学位申请人导师姓名专业名称培养类型培养层次所在学院孙楠蔡德鸿教授、

2、李青南教授临床医学八年制专业型博士研究生第二临床医学院2013年3月20日广州IIllllllllIJllfllfIJIIflllllllrllllllllIPIJJlllI博士学位论文Y．2406528晚期蛋白氧化产物对大鼠骨髓间充质干细胞及成骨细胞增殖和成骨分化的影响及机制博士研究生：孙楠指导教师：蔡德鸿、李青南摘要研究背景骨质疏松是一种以骨量减少，骨组织微结构破坏，导致骨强度损害，骨脆性增加，易发生骨折为特征的系统性骨骼疾病，随着年龄增长发病率逐渐升高。目前，中国正迅速进入老龄化社会，骨质疏松带来的严重并发症如骨折等将严重

3、影响老年人的生活质量，并大大加重了社会负担。骨质疏松主要病理过程为破骨细胞(osteoclasts，OC)骨吸收和成骨细胞(osteoblasts，OB)骨形成平衡失调，但其具体机制十分复杂。近年来，多项临床研究发现骨质疏松患者血清过氧化物水平升高而抗氧化物水平降低，从而引起人们对氧化应激在骨质疏松病程中所起作用的关注。既往研究发现，在骨质疏松病程中，氧化应激主要通过耗竭抗氧化物质、激活破骨细胞、抑制成骨细胞及骨髓间充质干细胞(mesenchymalstemcells，MSCs)的增殖和分化成熟，抑制骨形成来影响骨代谢。氧化应激

4、是指机体或细胞内氧自由基的消长失衡，引起活性氧(reactiveoxygenspecies，ROS)在体内蓄积的一种状态。目前，常见的氧化应激标志物有蛋白羰基，脂质过氧化物和晚期糖基化终产物(advancedglycationendproducts，AGEs)等。由于蛋白质的氧化先于脂质过氧化，且羟自由基与蛋白质直接相互中文摘要作用的可能性要比与DNA作用大20倍，因此目前普遍认为，蛋白质是体内ROS损伤的主要原初靶。所以，阐明蛋白质氧化修饰及其产物在人类疾病中的作用，将为研究氧化应激相关性疾病的发病学提供新的理论，并为其干预提

5、供新的途径或靶标。在许多人类重要慢性疾病，如糖尿病、代谢综合征、慢性。肾脏病、动脉粥样硬化等都存在蛋白质氧化修饰产物潴留，其中某些蛋白质修饰产物，如AGEs已被证实参与了许多慢性疾病的发病学如透析相关性淀粉样变、老年性痴呆、糖尿病微血管病变和糖尿病性骨质疏松等。这些证据表明，蛋白质氧化修饰产物蓄积不仅是氧化应激的后果(或标志物)，其本身可能作为致病介质参与人类多种重要疾病的发生或发展。晚期蛋白氧化产物(advancedoxidationproteinproducts，AOPPs)是体内血清白蛋白发生氯化氧化反应后生成的含双酪氨酸

6、的蛋白交连物，由Witko等首次在尿毒症患者血浆中发现，是一种新型的氧化应激标志物。最近的研究认为AOPPs可能是一种促炎症活性的毒素，既是氧化应激的产物，又可正反馈诱导或加重氧化应激反应，呈现持续氧化应激状态。目前认为，AOPPs参与了肥胖、糖尿病、冠心病和肾脏纤维化等疾病病程，在衰老及老年相关性疾病如老年性白内障中也起到重要作用。骨质疏松是老年相关性疾病，且研究发现骨质疏松大鼠血浆AOPPs水平明显升高，氧化应激也能使小鼠成骨系细胞MC3T3一E1中AOPPs含量增加。这些提示我们AOPPs在骨质疏松的发病中可能起着促进作用

7、，但其具体作用机制仍不清楚。AOPPs与AGEs一样能够和晚期糖基化终产物受体(receptorforadvancedglycationendproducts，RAGE)结合，RAGE属于免疫球蛋白超家族多配体受体，在成熟的动物及人体中呈低水平表达。当机体处于应激状态如糖尿病、炎症时，受损细胞中RAGE表达急剧增加。RAGE基因敲除小鼠的骨量及骨生物力学强度明显增加，破骨细胞生成减少；慢病毒转染使成骨细胞内RAGE表达增加后能通过抑制Wnt，P13KandERK通路从而抑制成骨细胞增殖；RAGE与AGEs结合后能通过NADPH酶

8、促使ROS生成增加，从而诱导OB／MSCs凋亡，并抑制博士学位论文OB／MSCs增殖和分化，以上均说明RAGE信号通路参与骨质疏松的发病。AOPPs与AGEs生物学结构及活性相似，结合AGEs的相关报道，我们猜想AOPPs能够抑制MSCs／OB增殖和成骨方向分化