FoxO1在骨质疏松症中的作用机制

随着社会老龄化的进展，骨质疏松症严重影响着老年人的生活质量。伴随着增龄所发生的氧化应激，导致骨量的丢失以及骨折风险的增高。正常的Wnt信号通路对成骨细胞的增殖起到至关重要的作用。FoxO1基因具有抗氧化应激和抑制正常Wnt信号通路促进凋亡的双重作用。通过对D-半乳糖诱导的大鼠衰老模型的骨密度、骨强度以及骨组织的凋亡情况的观察比较，初步探讨FoxO1表达差异以及对Wnt信号通路的影响。在体外细胞培养中进一步验证FoxO1基因表达状况、Wnt信号通路的影响，通过敲除和过表达FoxO1，探讨其与氧化应激，细胞凋亡间的关系。运用成骨细胞特异性敲除β-catenin的小鼠进一步探讨FoxO1与Wnt/β-catenin通路的相互作用及其作用机制。该研究有助于阐明氧化应激在骨质疏松症中的作用机制，为新药的研制提供理论依据。

FoxO1是主要的氧化还原平衡调节者，也是家族中唯一明确控制骨量的成员。本研究通过对MC3T3-E1细胞中采用H202和高糖刺激，结果发现随着氧化应激程度的加深，FoxO1基因表达水平呈现逐渐上升的趋势，FoxO1基因敲除稳转株早期凋亡细胞比例明显增加，而FoxO1过表达稳转株的早期凋亡细胞比例明显减少。FoxO1敲除稳转株在成骨分化过程中，成骨标志基因表达水平明显降低，ALP染色可以看到ALP分泌不足，茜素红染色几乎不见矿化结节。在高糖环境下，高糖组（HG）在成骨诱导第5天时显著抑制成骨细胞增殖，高糖加抗氧化剂组（HG+NAC）抑制成骨细胞增殖效应减弱；茜素红染色提示HG组及HG+NAC组矿化结节明显少于NG组，矿化结节定量结果显示HG组及HG+NAC组明显低于NG组。ALP染色结果显示FoxO1-shRNA组明显淡于NG组、HG组及NC组。RT-PCR结果显示， FoxO1基因mRNA表达HG组显著高于NG组, FoxO1-shRNA组显著低于NG组；Western Blot结果显示， FoxO1-shRNA组FoxO1蛋白表达明显低于HG组。上述结果表明，FoxO1在氧化应激、高糖环境对成骨细胞系MC3T3-E1促凋亡中起到一定的保护作用，且FoxO1在促进MC3T3-E1细胞的成骨分化中起到关键性作用，为临床开发新的抗骨质疏松药物提供一定的理论基础。