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背景与目的:骨质疏松(osteoporosis,OP):它是一种以骨微结构被破坏,骨量变低,且最终容易导致骨质脆性增加为特征,并有骨折倾向的一种特殊的全身性骨代谢性疾病。在OP中,成骨细胞功能被抑制,是一个极为重要的因素。糖尿病是一种以慢性血糖水平增高为显著特征的综合性代谢疾病,其主要原因是胰岛素长期分泌不足或作用缺陷。长期处于高血糖状态可以使机体多系统功能改变,在这其中,高血糖状态对骨的影响极为突出,最终会导致骨质疏松。雌激素是一种应用极为广泛的刺激骨形成的激素类药物,它能促进多种骨细胞增殖与分化,且以往的研究发现雌激素有着能改善成骨细胞生理功能的作用。在本研究中,我们重点阐明在糖尿病骨质疏松中雌激素与PI3K/Akt/GSK-3β/β-catenin信号通路之间关系,探讨雌激素在糖尿病型骨质疏松之中的治疗机制,为糖尿病型骨质疏松的治疗提供新的思路。方法:体外培养小鼠前成骨细胞(MC3T3-E1)细胞系,以不同浓度梯度的葡萄糖(Control组,11mmol/L,22mmol/L,33mmol/L,44mmol/L)处理MC3T3-E1细胞24h,测定细胞活力;以Control组为对照,高糖33mmol/L为高糖损伤模型,加入低(10-8mol/L),中(10-7mol/L),高(10-6mol/L)三种不同浓度雌二醇组和5mmol/L LiCl组,分别处理24h和48h,测定细胞活力。体外进行MC3T3-E1诱导培养,以碱性磷酸酶(ALP)染色与茜素红染色,观察其ALP阳性细胞数以及矿化结节程度。Western blot方法则分别检测细胞中PI3K,Akt,GSK-3β以及β-catenin的蛋白的表达程度。结果1.以Control组为对照,MC3T3-E1细胞的活力随着葡萄糖浓度的增加呈降低趋势,而加入LiCl之后,与模型组相比,其细胞活力有明显上升(P<0.05);以Control组为对照,高糖量效和时效组处理MC3T3-E1细胞,β-catenin蛋白含量均呈下降趋势;ALP染色的结果表明:与Control组相比,高糖的阳性细胞数明显降低(P<0.05),但加入LiCl之后,与模型组相比,其阳性细胞数上升(P<0.05);茜素红染色的结果表明:高糖能够抑制MC3T3-E1的矿化作用,而LiCl均能够逆转这种现象;2.以33mmol/L葡萄糖为损伤模型组,当模型组中加入低,中,高三种不同浓度的雌二醇时,与模型组相比,细胞活力则呈显著上调表达(P<0.05),这说明,雌二醇能够逆转高糖对MC3T3-E1细胞活力下降的影响;ALP染色的结果表明:与Control组相比,高糖的阳性细胞数明显降低(P<0.05),与模型组相比,雌二醇组的阳性细胞数上升(P<0.05);茜素红染色的结果表明:高糖能够抑制MC3T3-E1的矿化作用,而雌二醇能够逆转这种现象;Western blot的结果表明:高糖通过下调PI3K,p-Akt,p-GSK-3β以及β-catenin的表达从而对MC3T3-E1细胞的增殖与分化产生抑制作用,而雌二醇可以逆转这一现象,同时,加入的两种特异性的雌激素α受体阻断剂MPP和雌激素β受体阻断剂PHTPP均并未产生显著效果,这说明,雌二醇的这一逆转现象有可能是通过一种非经典的途径发挥作用。结论1.高糖可抑制GSK-3β/β-catenin通路活性,损伤成骨细胞MC3T3-E1骨形成功能。2.17β-雌二醇可激活PI3K/Akt,激活GSK-3β/β-catenin信号通路,逆转高糖对MC3T3-E1细胞骨形成的损伤,该作用不由ERα和ERβ所介导。