Das Ziel dieser Studie war es, die Wirkung verschiedener Glukosekonzentrationen auf die Synthese und Sekretion von Kollagen durch Osteoblasten zu beobachten und die Wirkung von Diabetes auf die Knochendichte von Mäusen zu analysieren. Methoden (1) Die primären Osteoblasten wurden aus den Schädelknochen von Mäusen durch Verdauung isoliert und unter Bedingungen mit verschiedenen Glukosekonzentrationen kultiviert. Die Studie wurde in 4 Gruppen unterteilt: Standardglukose (5,5 mmol / L), mittlere Glukose (11,5 mmol / L), mittelhoch Glukose (16,5 mmol / L) und hohe Glukose (25 mmol / L). Die Zellproliferationsfähigkeit wurde durch EdU-Färbung beobachtet, und die Zellmigrationsfähigkeit wurde durch den Transwell-Versuch bewertet. Die Menge an Kollagen Typ I (COL-1) wurde durch zelluläre Immunfluoreszenz und Western-Blotting nachgewiesen und quantifiziert. Die osteogene Differenzierungsfähigkeit in Umgebungen mit verschiedenen Glukosekonzentrationen wurde durch ARS- und ALP-Färbung bewertet. (2) Sechs Wochen alte männliche C57BL/6-Mäuse wurden zufällig in eine Kontrollgruppe und eine Modellgruppe aufgeteilt, mit jeweils 5 Mäusen pro Gruppe. Die Modellgruppe erhielt nach 4 Wochen einer fettreichen Diät eine Injektion von Streptozotocin (STZ), um ein Mäuse-Diabetes-Modell zu etablieren, und die osteogene Differenzierungsfähigkeit der primären Osteoblasten dieser beiden Mäusegruppen wurde bewertet. (3) Die In-vivo-Mikro-Computertomographie (Micro-CT) wurde verwendet, um die Knochenmineraldichte (BMD), das fraktionierte Knochenvolumen (BV/TV), die Anzahl der Knochenbälkchen (Tb.N) und die Spaltbildung der Knochenbälkchen (Tb.Sp) des Oberschenkels zu analysieren, und ein Dreipunkt-Biegeversuch wurde verwendet, um die mechanischen Parameter der maximalen Belastung, des Elastizitätsmoduls, der Brucharbeit und der Steifigkeit zu bewerten. Die Expression der osteogenen Differenzierungsgene Alp, Opn, Col1a1 und Lox wurde mit RT-qPCR gemessen, und die Masson- und Mallory-Färbung wurde verwendet, um die Menge an COL-1 auf den Knochenbälkchen zu bewerten. Ergebnisse (1) Die Ergebnisse der EdU- und Transwell-Experimente zeigten, dass mit zunehmender Glukosekonzentration die Proliferations- und Migrationsfähigkeit der Osteoblasten signifikant abnahmen (P <0,001) und die Proteine COL-1 und Lysyloxidase (LOX) der Osteoblasten auch signifikant abnahmen (P <0,01 oder P <0,001). Die Ergebnisse der ARS- und ALP-Färbung zeigten, dass mit zunehmender Glukosekonzentration die Calciumablagerung und die Aktivität der ALP der Osteoblasten signifikant abnahmen (P <0,05 oder P <0,001). (2) Im Vergleich zur Kontrollgruppe zeigte die Modellgruppe Mäuse Symptome von 'dreimal mehr und einmal weniger', und die ARS- und ALP-Färbung zeigten eine signifikante Abnahme der Osteoblasten (P <0,001). (3) Die Ergebnisse des Micro-CT und des Dreipunkt-Biegeversuchs zeigten, dass im Vergleich zur Kontrollgruppe die Modellgruppe eine Veränderung der Knochenmikrostruktur, eine Abnahme von Tb.N, eine Zunahme von Tb.Sp und eine signifikante Abnahme der maximalen Belastung, des Elastizitätsmoduls, der Brucharbeit und der Steifigkeit zeigten (P <0,05). Die Ergebnisse des RT-qPCR-Experiments zeigten, dass im Vergleich zur Kontrollgruppe die relativen Expressionsraten der osteogenen Differenzierungsgene Alp, Opn, Col1a1 und Lox alle abnahmen (P <0,01 oder P <0,001). Die Ergebnisse der Masson- und Mallory-Färbung zeigten, dass im Vergleich zur Kontrollgruppe die Menge an Kollagen signifikant abnahm (P <0,01). Fazit Eine Umgebung mit hoher Glukosekonzentration kann die Proliferation, Differenzierung und Migration der Osteoblasten hemmen, und die Abnahme der Knochendichte und die Zunahme der Brüchigkeit bei diabetischen Mäusen könnten durch eine Abnahme der Lysyloxidase und der Menge an Kollagen verursacht werden.

Diabetes; Umgebung mit hoher Glukosekonzentration; Osteoblasten; Kollagen; Knochendichte