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编号:10505951
1,25双羟维生素D3对成骨样细胞骨架和基因表达的影响*
http://www.100md.com 《解剖学报》 1998年第1期
     作者:薛 延 袁润英 相 东 王红霞李希斌** 刘正梅** 吴克斌*** 范慕贞***

    单位:北京积水潭医院生化研究室,免疫研究室,北京 100035;**北京市神经外科研究所细胞生物学研究室;***中日友好医院临床医学研究所生化研究室

    关键词:1;25双羟基维生素D3;成骨样细胞;细胞骨架;纤粘蛋白;基因表达

    解剖学报980114

     摘 要 用荧光免疫法研究了1,25双羟基维生素D3对大鼠成骨样细胞(ROS17/2.8)

    细胞骨架的影响和用斑点杂交技术研究了1,25(OH)2D3对人成骨样细胞(OS-732)基因
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    表达的影响。结果表明:在10-7mol/L 1,25(OH)2D3连续作用4d后,大鼠ROS17/2.8细胞

    的微管蛋白和波形纤维蛋白明显改善,纤粘蛋白荧光明显增强。而在1,25(OH)2D3

    用前后OS-732细胞c-myc和met D基因均处于高度活跃表达状态。本文还讨论了细胞分

    化与细胞骨架及基因表达的关系。

    1α,25双羟基维生素D3[简称D3或1,25(OH)2D3]是一种钙调节激素,对血钙具有双

    向调节作用。有关1,25(OH)2D3对人或大鼠成骨样细胞增殖和诱导分化作用国内外已
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    有报道[13]。为了进一步探讨1,25(OH)2D3对成骨样细胞诱导分化及其调控机理。本

    实验着重研究了1,25(OH)2D3对大鼠成骨样细胞(ROS17/2.8)细胞骨架,细胞表面纤粘

    蛋白(FN)改变和对人成骨样细胞(OS-732)c-myc和met D基因表达的影响。

    材料和方法

    1.细胞培养

    将免疫室建立的人成骨样细胞系OS-732和大鼠ROS17/2.8细胞系(北京医科大学杜

, 百拇医药     国光教授赠),置于含10%~20%小牛血清(哈尔滨)的RPMI1640(Gibco)培养基,37℃,5% CO2 的培养箱内,每3d换液1次。将1,25(OH)2D3(FHoffmamnLa-Roche)用无水乙

    醇配成10-8和10-7mol/L浓度,加入上述细胞。对照组加等量乙醇。

    2. 细胞骨架免疫荧光染色

    2.1 微丝免疫荧光染色:细胞盖片经PBS漂洗后,用4%多聚甲醛固定20min后用冷

    丙酮固定7min。漂染后,加1∶50稀释的鬼笔环肽(TRITC-Phalloidin),Sigma公司)结合

    F-actin。暗处放置、漂洗、封片。
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    2.2 微管免疫荧光染色:细胞盖片用冷甲醇固定20min,PBS漂洗,加1∶50稀释的

    抗海胆微管蛋白抗体(Polyscience公司)1~2h,再加FITC羊抗兔IgG(北京生物制品研究

    所),漂洗、封片。

    2.3 波形纤维蛋白荧光染色:抗波形纤维蛋白单克隆抗体(北京市神经外科研究所

    细胞生物学室),细胞盖片用冷甲醇固定20min,PBS漂洗,加抗波形纤维蛋白单克隆

    抗体孵育2h,再加羊抗鼠IgG(北京生物制品研究所)。漂洗、封片。2.4 纤粘蛋白(FN)

    免疫荧光染色:细胞盖片固定步骤同微丝,然后用PBS漂洗,加抗FN抗体(北京医科
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    大学),在室温放置1h。漂洗,加FITC-羊抗兔IgG抗体,室温放置、漂洗、封片。荧

    光染色后用NikonDiaphot荧光显微镜观察。采用自动曝光系统摄片。

    3. 基因表达技术

    3.1 细胞RNA的提取:按White等[4]方法加以改进,在给药后2~3d,收集4×107/ml

    不同组别细胞,用超声波处理20s,用10mmol/L Tris-HCl, 1mmol/L EDTA缓冲液及5%的

    NP-40溶解,离心取上清,加入等体积的饱和酚/氯仿/异戊醇(25∶24∶1)提取,取水相,再加等体积氯仿提取,取水相,用1mmol/L NaAC和95%的乙醇沉淀RNA,用紫外分光
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    光度法进行RNA的纯度鉴定和定量分析。

    3.2 基因探针的制备[5]c-myc和Met D基因探针分别为8.5kb, ECORI/Hind Ⅲ片段和

    11kb ECORI/HindⅢ片段的PBR322质粒。经碱裂解法抽提DNA后进行DNA纯度鉴定和

    定量分析。

    3.3 缺口翻译标记探针:采用BRL公司的Nick Translation Kit进行α-32P-dCTP标记。

    反应总体积为50μl,其中非标记的dATP、dGTP、dTTP各0.2mmol/L, α-32P-dCTP为

    50μCi,放射活性为6 000Ci/mmol。
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    3.4 斑点杂交:取20~40μgRNA用15×SSC对倍系列稀释,用点样板(Bio-Rad,USA)将样品点在硝酸纤维膜上,杂交步骤按White法[4]进行。杂交后薄膜在室温晾干,用X光胶片加增减屏在-80℃曝光。3d显影。

    结 果

    1. 微管(MT)免疫荧光染色

    OS-732,ROS17/2.8细胞外形较小且均一。荧光主要集中在核周围,微管以核为中

    心形成网状分布,细胞边缘荧光弥散(图1)。经10-8mol/L1,25(OH)2D3处理后第4d,ROS17/2.8细胞微管加长,延伸至整个细胞荧光亦有所增强(图2)。

    2.微丝(MF)免疫荧光染色
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    ROS17/2.8细胞微丝束清晰,较粗,沿细胞纵轴方向排列并分布于整个细胞(图3)。

    用10-8mol/L1,25(OH)2D3处理后4d ROS17/2.8细胞微丝减少,变细,荧光弥散(图4)。

    3.波形纤维蛋白免疫荧光染色

    ROS17/2.8细胞波形纤维丝围绕核形成网状分布(图5)。用10-8mol/L 1,25(OH)2D3

    理后,波形纤维丝加长、清晰、荧光亦有增强(图6)。

    4.纤粘蛋白(FN)免疫荧光
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    ROS17/2.8细胞表面的FN细丝互相连接成网络,荧光弥散(图7)。用10-7mol/L1,25(OH)2D3处理后第4d,可看到细胞表面的FN细丝增多,荧光增强(图8)。

    5.c-myc和met D基因在OS-732细胞中的表达

    斑点杂交显示,细胞总RNA含量低于0.08μg时,仍能检测到c-myc的斑点,表明

    OS-732细胞c-myc基因呈现高度活跃表达状态,c-myc基因杂交自显影黑度与所加总

    RNA量呈正相关。在用10-8和10-7D3处理后第3d,细胞c-myc基因含量未见明显改变(图
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    9)。在总RNA含量为5.4μg以上时,能清晰地检测出met D基因表达斑点,表明met D基

    因呈现活跃表达状态。在用10-7mol/LD3处理后第2d,检测metD基因含量未见明显改变

    (图10)。

    图9 OS-732细胞在1,25(OH)2D3诱导分化前后c-myc基因表达斑点杂交分析.A对照组;

    B 10-7mol/L1,25(OH)2D3处理后;C 108mol/L 1,25(OH)2D3处理后
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    图10 OS-732细胞在1,25(OH)2D3诱导分化前后met D基因表达的斑点杂交分析.A对照

    组;B 10-7mol/L1,25(OH)2D3处理后

    Fig.9 Dot blotanalysis of c-myc gene expression in OS-732 cells before andafter 1,25(OH)2

    D3 treatment A; control OS-732cells B:OS-732 cells treated by 10-7mol/L 1,25(OH)2D3

, http://www.100md.com     C:OS-732 cells treated by 10-8mol/L1,25(OH)2D3.

    Fig.10 Dot blot analysis of met D gene expression in OS-732 cellsbefore and after 1,25(OH)2 D3 treatment A:Control OS-732cells.B;OS-732 cells treated by 10-7 mol/L 1,25(OH)2D3.

    讨 论

    细胞形态的维持主要由细胞骨架所决定,而细胞骨架由微丝、微管和波形纤维蛋

    白组成,三者高度协调分布,与胞核,质膜,细胞器相连,构成了细胞形态骨架和运
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    动协调系统。此外,细胞外基质及其受体对于维持细胞形态也十分重要。如通过整合

    素(integrin)与细胞表面FN相连,形成内外相连的复杂系统,传递信息,共同调节细胞

    的生长与分化[57]。ROS17/2.8细胞微丝较发达,粗、清晰、布满整个细胞,而微管和

    波形纤维蛋白集中在核周围,细胞表面的FN荧光较弱。用1,25(OH)2D3处理后,ROS

    17/2.8微管和波形纤维蛋白伸展,加长,细胞表面FN免疫,荧光增强,说明1,25(OH)2D3使ROS17/2.8细胞的微管和波形纤维蛋白的组装改善[7],细胞表面粘着力增强[8],表
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    明1,25(OH)2D3对ROS17/2.8细胞分化有明显作用。使ROS17/2.8细胞具有成骨细胞的

    表型特征。用1,25(OH)2D3处理后17/2.8细胞微丝应力纤维减少并解聚。应力显微的数

    量与细胞贴壁及运动状态有关,静止时明显,运动时解聚。这一结果与D3处理时细胞

    的状态及对细胞状态的影响有关。OS-732细胞中的c-myc和met D)基因都处于活跃表达

    状态。c-myc基因一般来说是与增殖、分化有关的基因,它作用于核内DNA结合蛋白。

    而met D(或MNNG-HOS转化基因)是具有一种用于分子克隆得到的新的转化基因,来自
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    化学致癌的人成骨样细胞系[9]。定位于7号染色体(7P11.4~7qter)。尽管1,25(OH)2D3抑制OS-732细胞增殖和诱导分化的作用已得到证实[1,2],但本实验观察到1,25(OH)2D3

    对OS-732细胞骨架和c-myc及met D基因表达无明显作用,这是否表明这两种基因与OS-

    732细胞增殖与分化无关,还是与其他基因有关以及与基因表达细胞类型及细胞发育分

    化不同阶段有关,都有待于进一步探讨。

    收稿1997-01 修回 1997-06

    本文图1~8见插图第12页
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    * 国家自然科学基金资助课题(No.3860069)

    图 版 说 明

    图1对照组大鼠ROS17/2.8细胞微管蛋白免疫荧光在核周围呈网状分布,细胞边缘荧光

    弥散 ×1 000

    图2 用10-8mol/L 1,25(OH)2D3处理后第4dROS17/2.8细胞微管束加长,荧光增强×1 000

    图3 对照组ROS17/2.8细胞微丝束荧光清晰,较粗,扩展至整个细胞×1 000

    图4 10-8mol/L 1,25(OH)2D3处理ROS17/2.8细胞后第4d,微丝荧光明显减少 ×1 000
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    图5 对照组ROS17/2.8细胞波形纤维蛋白免疫荧光显示网状分布×1 000

    图6 经10-8mol/L 1,25(OH)2D3处理后,ROS17/2.8细胞波形纤维丝扩展、加长、荧光明显

    增强 ×1 000

    图7 对照组ROS17/2.8细胞表面FN免疫荧光呈弱阳性反应×800

    图8 经10-7mol/L 1,25(OH)2D3处理后,ROS17/2.8细胞表面FN荧光增强 ×800

    Explanationof figures

    Fig.1 Theimmunofluorescence of microtubule network in the perinulearregion in ROS17/2.8
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    cells. ×1 000

    Fig.2 The immumofluorescence of microtubules enhanced andspreaded in ROS17/2.8 cells

    on day 4 after 10-8mol/L1,25(OH)2D3 treatment. ×1 000

    Fig.3 The immunofluorescence of microfilament bundles was clear,thick and spreaded all

    over the cell in ROS17/2.8 cells. ×1 000

    Fig.4 The immunofluorescence of microfilament bundles inROS17/2.8 cell decreased on day
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    4 after 10-8mol/L 1,25(OH)2D3treatment. ×800

    Fig.5 The immunofluorescence of vimentin in ROS 17/2.8 cells. ×1 000

    Fig.6 The immunofluorescence of vimentin in ROS 17/2.8 cellssignficantly increased and

    spreaded after 10-8mol/L1,25(OH)2D3 treatment. ×1 000

    Fig.7 The immunofluorescence of fibronectins in the surface ofROS 17/2.8 cells exhibited
, 百拇医药
    slightly positive reaction. ×800

    Fig.8 The immunofluorescence of fibronectins in the surface ofROS 17/2.8 cells increased

    after 10-8mol/L1,25(OH)2D3treatment. ×800

    参 考 文 献

    [1] 薛 延,王红霞,袁润英等.1α25双羟维生素D3对成骨细胞增殖与分化的影响.中国骨

    质疏松杂志,1996;2(1):28
, http://www.100md.com
    [2] Scheven B A A, Van Der Veen MJ, Damen CA, et al. Effect ofmethotrexate on human

    osteoblasts medulation by 1,25dihydroxyvitamin D3. J Bone Miner Res, 1995; 10(6):874

    [3] Wergedal JE, Matsuyama T, Strong DD. Differentiation ofnormal human bone cells by

    transforming growth factor-beta and1,25(OH)2 vitamin D3. Metabolism, 1992;41(1):42
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    [4] White BA, Bancroft FC. Cytoplasmic dot hybridization. Simpleanalysis of relative mRNA

    levels in multiple small cell or tissuesamples. J Biol Chem, 1982; 257(15):8569

    [5] 萨姆布鲁克 J,弗里奇EF,曼尼阿蒂斯T.分子克隆实验指南.北京:科学出版社,1992:16~34; 49~56

    [6] 李希斌,刘正梅,邵文剑.人脑胶质瘤细胞系BT325细胞的免疫荧光研究.解剖学报,1990;21(3):269

    [7] Luegmayr E, Varga F, Frank T, et al. Effects oftriiodothyronine on morphology, growth
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    behavior and the actin cytoslkeleton inmouse osteoblastic cells (MC3T3-E1). Bone,1996;18(6):591

    [8] 吕桂芝,林仲翔,周立新等.外源性三磷酸腺苷对人胃癌细胞(MGC-803)增殖和细胞

    骨架的影响.解剖学报,1990;21(3):274

    [9] Cooper CS, Park M, Blair DG, et al. Molecular Coloning of anew transforming gene from a

    chemically transformed human cell line.Nature, 1984; 311(5981):29

, 百拇医药     EFFECTOF 1,25 DIHYDROXYVITAMIN D3 ON CYTOSKELTAL

    STRUCTURE AND GENE EXPRESSION IN

    OSTEOBLAST-LIKE CELLS

    Xue Yan,Yuan Runying, Xiang Dong, Wang Hongxia,Li Xibin*, Liu Zhengmei*, Wu Kebin**,Fan Muzhen**

    (Deaprtment of Biochemistry, Beijing Ji Shui Tan Hospital,Beijing;

    *Beijing Neurosurgical Institute; **China-JapanFrendship Hospital)
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    The study was carried out to investigatethe effects of 1,25 dihydroxyvitamin D3 [1,25

    (OH)2D3] on cytoskeleton in ratosteoblast-like cells (ROS 17/2.8) by immunofluorescent

    staining methods and on gene expression in human osteoblast-likecells (OS-732) by a dot

    blot techique.

    The results showed that the microtubulesand vimentins improved and the immunoflurore-
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    scence of fibronectins increased in ROS 17/2.8 cells after 4 daysusing 10-7 mol/L 1,25(OH)2D3

    treatment. However c-myc and met D highly expressed in OS-732cells after and before 1,25

    (OH)2D3 treatment. Also the relationshipsof cell differentiation and cytoskeletal structure and

    gene expression were discussed. KEY WORDS 1,25 Dihydroxyvitamin D3;Osteoblast-like cell; Cytoskeleton; Fibronectin;

    Gene expression

    ______________________

    △Department of Biochemistry, Beijing JiShui Tan Hospital, Beijing 100035, China, 百拇医药(作者:薛 延 袁润英 相 东 王红霞李希斌** 刘正梅** 吴克斌*** 范慕贞***)