БИОХИМИЯ, 2019, том 84, вып. 8, с. 1139–1146

УДК 577.19

Ресвератрол способствует дифференцировке in vitro остеобластов MC3T3-E1 путем потенцирования кальцинеурин/NFATc1-опосредованнного сигнального пути*

© 2019 Y. Huang 1, J. Huo 2, F.Q. Liu 3, J. Liu 3, X.J. Zhang 4, C.H. Guo 4, L.H. Song 4 **

1 Department of Biochemistry, Changzhi Medical College, Changzhi 046000, Shanxi, China

2 Department of Biology, Changzhi Medical College, Changzhi 046000, Shanxi, China

3 Changzhi Medical College, Changzhi 046000, Shanxi, China

4 Department of Pharmacology, Changzhi Medical College, Changzhi 046000, Shanxi, China; E-mail: slh10282001@163.com

Поступила в редакцию 15.03.2019
После доработки 15.03.2019
Принята к публикации 08.04.2019

DOI: 10.1134/S0320972519080062

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: ресвератрол, циклоспорин A, кальцинеурин/NFATc1, дифференцировка остеобластов.

Аннотация

Ранее было показано, что ресвератрол (RSVL) может стимулировать in vitro дифференцировку остеобластов MC3T3-E1. Однако механизмы, лежащие в основе анаболического влияния ресвератрола на остеобласты, остаются в большей части невыясненными. Целью настоящей работы являлось изучение молекулярного механизма действия ресвератрола на процесс дифференцировки клеток MC3T3-E1. Эти клетки на протяжении 8 дней подвергали обработке различными концентрациями ресвератрола (10−8 моль/л−10−6 моль/л) и циклоспорина А (является специфическим ингибитором калцинеурин/NFAT-опосредованного сигнального пути) в концентрации 10−6 моль/л. На основании результатов предварительных тестирований клеточной пролиферации и определения активности щелочной фосфатазы, нами была определена концентрация ресвератрола, равная 10−7 моль/л, которую затем использовали в последующих экспериментах. Определение уровня экспрессии мРНК и белка, кодируемых генами, ассоциированными с процессом остеоза, а именно, генами CaN, NFATc1 и Runx2 осуществляли с помощью ОТ-ПЦР в реальном времени и вестерн-блоттинга соответственно. Было обнаружено, что ресвератрол вызывает повышение экспрессии генов CaN, NFATc1 и Runx2 с образованием соответствующих мРНК и белков по сравнению с контрольной группой (p < 0,05). Циклоспорин A, напротив, снижал стимулирующий эффект ресвератрола (p < 0,05). С помощью иммуногистохимических методов показано, что обработка клеток ресвератролом приводит к накоплению белка NFATc1 в клеточных ядрах. Обработка клеток циклоспорином А вызывает ингибирование индукции ресвератролом накопления белка NFATc1. Ресвератрол оказывает свое действие на остеобласты при участии CaN/NFATc1-опосредованного сигнального пути.

Текст статьи

Пожалуйста, введите код, чтобы получить PDF файл с полным текстом статьи:

captcha

Сноски

* Первоначально английский вариант рукописи опубликован на сайте «Biochemistry» (Moscow) http://protein.bio.msu.ru/biokhimiya, в рубрике «Papers in Press», BM 19-077, 13.05.2019. Статья на английском языке опубликована в № 6 2019.

** Адресат для корреспонденции.

# Авторы внесли равный вклад в работу.

Финансирование

Выполнение работы проводили при поддержке грантов программ Changzhi Medical College Science and Technology Innovation Team (грант CX201413) и Shanxi Province Health and Family Planning Commission research topic (грант 201602024).

Благодарности

Авторы выражают благодарность проф. Сун (Song) за ее тщательное руководство данной работой.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии между ними конфликта интересов.

Соблюдение этических норм

Настоящая статья не содержит описания каких-либо исследований с использованием людей или животных в качестве объектов.

Список литературы

1. Chen, R.S., Wu, P.L., and Chiou, R.Y. (2002) Peanut roots as a source of resveratrol, J. Agric. Food Chem., 50, 1665-1667.

2. Fremont, L. (2000) Biological effects of resveratrol, Life Sci., 66, 663-673.

3. Mizutani, K., Ikeda, K., Kawai, Y., and Yamori, Y. (2000) Resveratrol attenuates ovariectomy-induced hypertension and bone loss in stroke-prone spontaneously hypertensive rats, J. Nutr. Sci. Vitaminol. (Tokyo), 46, 78-83.

4. Koga, T., Matsui, Y., Asagiri, M., Kodama, T., Crombrugghe, B., Nakashima, K., and Takayanagi, H. (2005) NFAT and Osterix cooperatively regulate bone formation, Nat. Med., 11, 880-885.

5. Penolazzi, L., Zennaro, M., Lambertini, E., Tavanti, E., Torreggiani, E., Gambari, R., and Piva, R. (2007) Induction of estrogen receptor alpha expression with decoy oligonucleotide targeted to NFATc1 binding sites in osteoblasts, Mol. Pharmacol., 71, 1457-1462.

6. Zhou, F., Shen, Y., Liu, B., Chen, X., Wan, L., and Peng, D. (2017) Gastrodin inhibits osteoclastogenesis via down-regulating the NFATc1 signaling pathway and stimulates osseointegration in vitro, Biochem. Biophys. Res. Commun., 484, 820-826.

7. Ziros, P.G., Gil, A.P., Georgakopoulos, T., Habeos, I., Kletsas, D., Basdra, E.K., and Papavassiliou, A.G. (2002) The bone-specific transcriptional regulator Cbfa1 is a target of mechanical signals in osteoblastic cells, J. Biol. Chem., 277, 23934-23941.

8. Ziros, P.G., Basdra, E.K., and Papavassiliou, A.G. (2008) Runx2: of bone and stretch, Int. J. Biochem. Cell Biol., 40, 1659-1663.

9. Vimalraj, S., and Selvamurugan, N. (2013) MicroRNAs: synthesis, gene regulation and osteoblast differentiation, Curr. Issues Mol. Biol., 15, 7-18.

10. Kang, J.S., Alliston, T., Delston, R., and Derynck, R. (2005) Repression of Runx2 function by TGF-beta through recruitment of class II histone deacetylases by Smad3, EMBO J., 24, 2543-2555.

11. Jeon, E.J., Lee, K.Y., Choi, N.S., Lee, M.H., Kim, H.N., Jin, Y.H., Ryoo, H.M., Choi, J.Y., Yoshida, M., Nishino, N., Oh, B.C., Lee, K.S., Lee, Y.H., and Bae, S.C. (2006) Bone morphogenetic protein-2 stimulates Runx2 acetylation, J. Biol. Chem., 281, 16502-16511.

12. Song, L.H., Pan, W., Yu, Y.H., Quarles, L.D., Zhou, H.H., and Xiao, Z.S. (2006) Resveratrol prevents CsA inhibition of proliferation and osteoblastic differentiation of mouse bone marrow-derived mesenchymal stem cells through an ER/NO/cGMP pathway, Toxicol. In Vitro, 20, 915-922.

13. Schmittgen, T.D., and Livak, K.J. (2008) Analyzing realtime PCR data by the comparative CT method, Nat. Protoc., 3, 1101-1108.

14. Jakob, F., Genest, F., Baron, G., Stumpf, U., Rudert, M., and Seefried, L. (2015) Regulation of bone metabolism in osteoporosis: novel drugs for osteoporosis in development, Unfallchirurg, 118, 925-932.

15. Rachner, T.D., Khosla, S., and Hofbauer, L.C. (2011) Osteoporosis: now and the future, Lancet, 377, 1276-1287.

16. Li, P., Wang, Y., Liu, X., Zhou, Z., Wang, J., Zhou, H., Zheng, L., and Yang, L. (2019) Atypical antipsychotics induce human osteoblasts apoptosis via Wnt/β-catenin signaling, BMC Pharmacol. Toxicol., 20, 10.

17. Dai, Z., Li, Y., Quarles, L.D., Song, T., Pan, W., Zhou, H., and Xiao, Z. (2006) Resveratrol enhances proliferation and osteoblastic differentiation in human mesenchymal stem cells via ER-dependent ERK1/2 activation, Phytomedicine, 14, 806-814.

18. Zhao, M., Ko, S.Y., Garrett, I.R., Mundy, G.R., Gutierrez, G.E., and Edwards, J.R. (2018) The polyphenol resveratrol promotes skeletal growth in mice through a sirtuin 1–bone morphogenic protein 2 longevity axis, Br. J. Pharmacol., 175, 4183-4192.

19. Maeno, T., Moriishi, T., Yoshida, C.A., Komori, H., Kanatani, N., Izumi, S., Takaoka, K., and Komori, T. (2011) Early onset of Runx2 expression caused craniosynostosis, ectopic bone formation, and limb defects, Bone, 49, 673-682.

20. Rao, A., Luo, C., and Hogan, P.G. (1997) Transcriptionfactors of the NFAT family: regulation and function, Annu. Rev. Immunol., 15, 707-747.

21. Flanagan, W.M., Corthesy, B., Bram, R.J., and Crabtree, G.R. (1991) Nuclear association of a T-cell transcription factor blocked by FK-506 and cyclosporine A, Nature, 352, 803-807.

22. Zayzafoon, M. (2006) Calcium/calmodulin signaling controls osteoblast growth and differentiation, J. Cell. Biochem., 97, 56-70.

23. Sun, L., Blair, H. C., Peng, Y., Zaidi, N., Adebanjo, O. A., Wu, X. B., Wu, X. Y., Iqbal, J., Epstein, S., and Abe, E. (2005) Calcineurin regulates bone formation by the osteoblast, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 102, 17130-17135.