雌激素对去卵巢大鼠Wnt16、β-catenin、OPG、RANKL表达的影响

背景:雌激素是女性生长、发育过程中必不可少的类固醇激素,主要功能有促进女性生殖器官的发育和成熟,维持女性的第二性征;同时,对成骨细胞、破骨细胞、破骨前体细胞等也有一定调节作用。成骨细胞和/或破骨细胞功能紊乱是导致骨质疏松症发生的关键病理生理机制。骨质疏松症分为原发性和继发性两种,而原发性骨质疏松症常见于中老年人群中,尤以绝经后女性最为常见。目前研究认为,绝经后骨质疏松症与雌激素减少有关。2013年国际绝经指南指出,围绝经期和绝经早期给予绝经激素治疗(menopausal hormone therapy,MHT)可减缓骨量流失速度[1,2],但具体机制尚不明确。目前研究表明,Wnt/β-catenin途径、OPG/RANK/RANKL系统在绝经后骨质疏松症中起到一定程度的调节作用。Wnt16属于Wnt家族,由分泌性糖蛋白组成,具有高度保守型,参与调控成骨细胞、破骨细胞活性。Wnt16与配体结合后,激活Wnt16/β-catenin经典途径,引起成骨细胞相关基因表达活跃,促进骨形成,维持骨稳态平衡。RANKL是表达在成骨细胞和基质细胞上的膜结合蛋白,可被金属蛋白酶分解为可溶性RANKL(sRANKL),RANKL通过与破骨前体细胞、破骨细胞表面RANK特异受体结合,促进破骨前体细胞分化成熟,增强破骨细胞骨吸收活性。OPG属于肿瘤坏死因子(Tumor necrosis factor,TNF)受体超家族成员,是一种分泌型糖蛋白。OPG可以竞争性与RANKL相关诱导配体结合,拮抗RANK与RANKL之间的相互作用。因此,OPG可抑制破骨细胞分化、成熟,并诱导破骨细胞凋亡。然而,雌激素是否通过调节Wnt16/β-catenin途径、OPG/RANK/RANKL系统发挥骨保护作用尚不明确。本研究首先从骨组织微观形态上检验绝经后骨质疏松症造模是否成功,再从Wnt16/β-catenin途径、OPG/RANK/RANKL系统入手,从基因和蛋白表达层面比较,研究雌激素减缓绝经早期骨量流失的机制,最后通过雌激素作用4周与16周两个时间点的比较,揭示雌激素这种作用的时间依赖性。目的:本研究通过去卵巢Wistar大鼠建立绝经后骨质疏松症模型,外源性给予17β-雌二醇,观察雌激素对去卵巢大鼠Wnt16、β-catenin、OPG、RANKL表达水平的影响,探讨雌激素发挥骨保护作用的机制,为绝经早期女性雌激素补充治疗提供实验依据。方法:将40只12周龄雌性Wistar大鼠随机分为4组,即假手术组、去势组、实验组1、实验组2,每组10只。去势组、实验组1、实验组2在喂养1周后切除双侧卵巢组织,假手术组切除等体积腹部脂肪组织。术后2周,实验组1连续4周给予皮下注射17β-雌二醇100 μ g/kg,实验组2连续16周给予颈背部皮下注射17β-雌二醇100 μ g/kg,其余2组给与等量0.9%Nacl,每天1次,连续给药16周。16周后,经腹主动脉采血,ELISA法测定血清雌二醇水平;HE染色法观察骨小梁厚度(Tb.Th)、骨小梁数目(Tb.N)、骨小梁间距(Tb.SP);Western blot法检测大鼠胫骨平台骨皮质区RANKL、OPG、β-catenin表达水平;RT-PCR法测定大鼠胫骨骨皮质区Wnt16表达水平。结果:给药16周后,去势组与假手术组、实验组1、实验组2比较,Tb.N减少且排列疏、Tb.Th变薄且Tb.SP增宽(均P<0.05),骨髓环境中脂肪细胞数量增多。假手术组、实验组2与去势组比较,OPG、β-atenin、Wnt16mRNA和血清E2水平显著升高,RANKL水平显著下降,差异均有统计学意义(均P<0.05)。实验组1与去势组比较,β-catenin、血清E2水平显著升高,RANKL水平显著下降,差异均有统计学意义(均P<0.05)。结论:17β-雌二醇可能通过上调Wnt16、β-catenin、OPG表达,下调RANKL表达,减缓绝经早期骨量丢失,发挥骨保护作用,预防绝经后骨质疏松症的发生。