《Archives of Oral Biology》:Escitalopram exposure compromises osteogenic potential of human osteoblastic cells
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本研究评估了escitalopram对骨代谢的影响,通过SAOS-2细胞模型检测细胞活力、增殖、迁移及骨形成标志物基因表达(RUNX2, COL1等)、ALP活性及矿化。结果显示,高浓度escitalopram(>100μM)导致细胞毒性,抑制增殖和迁移;低浓度(≤30μM)仍降低RUNX2等基因表达及矿化。结论:escitalopram影响骨代谢关键环节,提示长期SSRI使用需关注骨健康。
奥古斯托·德尔·平托尔·帕索蒂(Augusto Del Pintor Pasotti)|罗德里戈·门德斯·费雷罗·吉隆多(Rodrigo Mendes Ferreiro Girondo)|布鲁诺·哈达德(Bruno Haddad)|马塞洛·弗兰钦(Marcelo Franchin)|布鲁娜·本索(Bruna Benso)|罗杰里奥·埃拉迪奥·洛佩斯·莫塔(Rogerio Heládio Lopes Motta)|恩里克·巴拉西尼·阿卜达拉(Henrique Ballassini Abdalla)
巴西坎皮纳斯市圣莱奥波尔多·曼迪克学院(Faculdade S?o Leopoldo Mandic)
摘要
目的
本研究旨在通过评估艾司西酞普兰(escitalopram)对细胞存活率和增殖、伤口愈合能力、成骨活性、骨形成标志物以及胶原蛋白沉积的影响,来探讨其對骨骼代谢的作用。
研究设计
本研究在人类成骨细胞SAOS-2上研究了艾司西酞普兰的作用。艾司西酞普兰(浓度范围为1–1000 μM)的剂量-反应曲线被进行了测试。细胞存活率通过MTT试验测定,增殖情况通过血细胞计数器进行观察。细胞迁移能力在72小时内通过Scratch试验进行评估。成骨分化通过RT-qPCR技术检测RUNX2、Osterix(Osx)、骨唾液蛋白(BSP)、I型胶原蛋白(COL1)和骨钙素(OCN)的基因表达来评估。碱性磷酸酶(ALP)活性在4天和8天时进行了分析。矿化程度通过Alizarin Red染色法在10天、14天和21天时进行检测。最后,在3天、7天和10天时进行了胶原蛋白1的免疫荧光染色。
结果
当艾司西酞普兰的浓度超过100 μM时,会引发细胞毒性,在24小时内导致细胞存活率下降。在非毒性浓度(≤30 μM)下,30 μM浓度下细胞增殖在7天后有所增强。相反,艾司西酞普兰以浓度依赖性方式降低了细胞迁移能力。此外,暴露于艾司西酞普兰后,RUNX2、OSX、BSP、COL1和OCN的基因表达水平均有所下降。在功能测试中,艾司西酞普兰在4天时显著降低了ALP活性,但在8天时没有这种效应。在14天和21天时,矿化程度受到剂量依赖性的影响。艾司西酞普兰暴露还导致I型胶原蛋白的免疫荧光染色强度减弱。
结论
艾司西酞普兰会损害成骨细胞的分化、细胞外基质形成和迁移能力。这些结果为SSRIs(选择性5-羟色胺再摄取抑制剂)对骨骼的不良影响提供了机制上的解释,并提示需要监测长期使用者的骨骼健康状况。
引言
重度抑郁症和焦虑症是全球最常见的心理健康问题之一,据估计目前有超过8亿人正在使用抗抑郁药(世界卫生组织,2023年;Mercurio等人,2022年)。选择性5-羟色胺再摄取抑制剂(SSRIs),包括氟西汀、舍曲林、西酞普兰和艾司西酞普兰,因其疗效和相对于三环类抗抑郁药及单胺氧化酶抑制剂更良好的安全性而被视为一线治疗药物(Anderson,2000年;Cipriani等人,2018年)。然而,越来越多的证据表明长期使用SSRIs与骨密度(BMD)降低和骨折风险增加有关,这引发了人们对长期骨骼安全性的担忧(Liu等人,1998年;Wu等人,2012年;Haney等人,2007年;Hu等人,2024年)。
5-羟色胺通过两种机制调节骨骼代谢:中枢神经系统中的5-羟色胺通过减少交感神经活动促进骨骼形成(Yadav等人,2008年;Ortu?o等人,2016年),而外周神经系统中的5-羟色胺则似乎会抑制成骨细胞的增殖和骨骼形成(Westbroek等人,2001年;Collet等人,2008年)。因此,SSRIs通过改变5-羟色胺的可用性,可能破坏这种平衡,从而导致骨骼脆弱(Hodge等人,2013年;Ortu?o等人,2016年)。临床研究表明,接受SSRIs治疗的老年人髋部骨折风险增加了两倍(Liu等人,1998年;Wu等人,2012年),荟萃分析也证实长期使用者骨密度降低(Wu等人,2012年;Mercurio等人,2022年)。
艾司西酞普兰是西酞普兰的S-对映体,是目前使用最广泛的SSRIs之一(Anderson,2000年;Cipriani等人,2018年)。虽然氟西汀在实验和临床研究中已被广泛证实与骨质流失有关(Hodge等人,2013年;Zhang等人,2020年),但针对艾司西酞普兰的研究较少。现有数据存在矛盾:在绝经前女性中,短期使用艾司西酞普兰可以改善骨转换标志物(Aydin等人,2011年),而动物和流行病学研究则表明其对骨骼质量和微结构可能存在不利影响(Kumar等人,2018年;Wu等人,2014年)。
成骨细胞是“形成骨骼”的细胞,在骨骼再生和骨整合中起核心作用。它们的分化受到RUNX2和Osx等转录因子、COL1、BSP和OCN等基质蛋白以及碱性磷酸酶等酶活性的严格调控(Komori,2019年;Matsubara等人,2008年;Vimalraj,2020年)。此外,成骨细胞的迁移对于骨骼修复和植入物的成功整合至关重要(Ponzetti & Rucci,2021年)。任何这些过程的紊乱都可能破坏骨骼稳态,并影响口腔康复策略(Wu等人,2014年;Collet等人,2008年)。
因此,在本研究中,我们探讨了艾司西酞普兰对人类成骨细胞SAOS-2系的影响。具体而言,我们评估了其对细胞存活率、增殖和迁移能力的影响,以及关键成骨标志物(RUNX2、Osx、COL1、BSP、OCN)的表达情况。此外,还进行了功能性测试以评估碱性磷酸酶活性和细胞外基质矿化程度。我们的发现提供了实验证据,表明艾司西酞普兰暴露会改变体外成骨细胞的功能,这有助于解释SSRI治疗与骨骼健康受损之间的临床关联,对长期抗抑郁药物治疗具有潜在意义。
部分内容
细胞系和培养条件
人类成骨细胞(SAOS-2,ATCC,美国弗吉尼亚州马纳萨斯)解冻后,在5 mL McCoy’s 5A培养基(Sigma,美国密苏里州圣路易斯)中以336 g的离心力离心3分钟。弃去上清液,将细胞接种到25 cm2的培养瓶(Sarstedt,德国希尔德斯海姆)中,培养基中添加了15%的胎牛血清(FBS;Nutricell,巴西坎皮纳斯)、100 U/mL的青霉素和50 μg/mL的链霉素(Sigma)。培养条件为37°C,培养环境为湿润状态。
艾司西酞普兰对SAOS-2细胞存活率和增殖的影响
在暴露于艾司西酞普兰后24小时、48小时和72小时,通过MTT试验测定细胞存活率(图1A)。在较高浓度(≥100 μM)下,24小时时就观察到细胞存活率下降,并在48小时和72小时时持续降低(图1A;p < 0.05,与对照组相比)。在300–1000 μM浓度范围内,细胞存活率降至对照组的50%以下,表明存在细胞毒性。在较低浓度(1–30 μM)下,未检测到显著差异。
讨论
本研究探讨了广泛使用的SSRI药物艾司西酞普兰在体外对成骨细胞生物学的影响。结果表明,艾司西酞普兰改变了与成骨细胞分化、细胞迁移和细胞外基质矿化相关的参数。这些发现与流行病学和实验研究的结果一致,这些研究指出SSRI的使用与骨密度降低和骨折风险增加有关(Liu等人,1998年;Haney等人,2007年;Wu等人,2012年)。
结论
本研究描述了艾司西酞普兰对人类成骨细胞的影响。在较高浓度下,观察到细胞存活率和增殖能力下降;而在非细胞毒性浓度下,该药物改变了细胞迁移、成骨标志物的基因表达、碱性磷酸酶活性和细胞外基质矿化。这些结果表明,艾司西酞普兰可以在体外影响成骨细胞功能的多个阶段。
CRediT作者贡献声明
奥古斯托·德尔·平托尔·帕索蒂(Augusto Del Pintor Pasotti):负责撰写、审稿和编辑,撰写初稿,方法学设计,实验研究。
布鲁诺·哈达德(Bruno Haddad):负责撰写、审稿和编辑,撰写初稿,方法学设计,实验研究。 罗德里戈·门德斯·费雷罗·吉隆多(Rodrigo Mendes Ferreiro Girondo):负责撰写、审稿和编辑,撰写初稿,方法学设计,实验研究。
布鲁娜·本索(Bruna Benso):负责撰写、审稿和编辑,数据分析,数据管理。
马塞洛·弗兰钦(Marcelo Franchin):负责撰写、审稿和编辑,方法学设计,实验研究,数据分析。
资金支持
本研究部分得到了圣保罗研究基金会(FAPESP,项目编号2023/05864–5)对H.B.A.的支持,以及ANID FONDECYT de Iniciación(项目编号11230490)对B.B.的支持。
致谢
作者感谢Pollyana Montaldi和Cecília Fagundes在细胞实验和技术支持方面的帮助。