調控骨質疏鬆模型小鼠的ERK5蛋白信號通路

文題釋義：
ERK5(Extracellular signal regulated kinase 5)：是MAPK家族成員之一，其發現較晚(1995年才發現)，是由2 451 bp 的開放閱讀框架編碼816 個胺基酸形成的蛋白質，ERK5 不同於其他MAPK 激酶的一個特點就是擁有一個巨大的羧基端。ERK5 磷酸化後並不能直接參與調節下遊的信號轉錄，必須要經過核轉位進入細胞核內才能發揮正常的功能。ERK5對於機械刺激、應激反應、氧化應激、高滲環境、細胞因子、炎性因子等均敏感，是維持細胞正常功能較重要的一類蛋白分子，不過目前對其的研究較少。
XMD8-92：是一種ERK5的高效特異性抑制劑，可以抑制體外實驗中EGF誘導的ERK5激活，而且在體內實驗中不會導致實驗小鼠的死亡，可以被用於體內實驗。有研究表明XMD8-92在肺癌、宮頸癌和胰腺腫瘤動物模型中能夠阻斷ERK5的活化，顯著抑制腫瘤生長，不過尚未見在骨質疏鬆症的研究中有過報導。
背景：雖然ERK5對於成骨細胞的生存、增殖和分化十分重要，但其對於骨組織骨代謝平衡的具體作用還不清楚。
目的：證實通過高選擇性ERK5活性抑制劑XMD8-92抑制ERK5活性及其下遊靶因子，將導致小鼠發生骨質疏鬆並加重地塞米松誘導的骨質疏鬆症。
方法：①體內實驗：地塞米松誘導建立骨質疏鬆症小鼠模型。實驗分4組：空白對照組(PBS)：XMD8-92組(50 mg/kg)；地塞米松組(50 mg/kg)；XMD8-92(50 mg/kg)+地塞米松(50 mg/kg)組，連續給藥5周。②細胞實驗：實驗分為空白對照組；XMD8-92組(5 μmol/L)；地塞米松組(10×10-6 mol/L)；XMD8-92+地塞米松組(先後使用5 μmol/L XMD8-92和10×10-6 mol/L的地塞米松)，均孵育1 h；另外，使用表皮生長因子進行ERK5激活誘導。③檢測小鼠體內和MC3T3-E1細胞內ERK5的活性；進行小鼠的骨量、骨小梁相關參數、機械應力測試及組織學觀察；檢測MC3T3-E1細胞中核因子κB受體活化因子配體/骨保護素的蛋白表達及XMD8-92在成骨細胞增殖和凋亡中的作用。實驗已經過蘭州大學第二醫院倫理委員會審查通過(倫理審查批件：2016-D44)。
結果與結論：①XMD8-92可以明顯抑制表皮生長因子誘導的成骨細胞內ERK5激活；②XMD8-92改變了骨組織微結構，出現骨量減少和更加嚴重的地塞米松誘導的骨質疏鬆症；③XMD8-92能夠明顯降低小鼠骨組織的生物力學性能；④XMD8-92能夠上調核因子κB受體活化因子配體/骨保護素比率、通過抑制Cyclin B1和CDK1的蛋白表達來降低成骨細胞增殖活性以及上調FasL蛋白表達進而促進成骨細胞凋亡；⑤研究表明，ERK5蛋白信號在維持骨量中起著重要的作用，尤其是在骨質疏鬆或糖皮質激素性骨質疏鬆症等疾病條件下ERK5活性的改變應被視為骨代謝平衡異的重要原因之一。

https//orcid.org/0000-0002-1505-3645 (耿彬)

中國組織工程研究雜誌出版內容重點：組織構建；骨細胞；軟骨細胞；細胞培養；成纖維細胞；血管內皮細胞；骨質疏鬆；組織工程

關鍵詞: 骨, 骨質疏鬆, 骨量, 通路, 因子, 蛋白, 鼠, 實驗

文章來源：耿 彬, 夏亞一. 調控骨質疏鬆模型小鼠的ERK5蛋白信號通路[J]. 中國組織工程研究, 2021, 25(2): 178-185.

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