Bone marrow mesenchymal stem cells (BMSCs) are an expandable population of stem cells which can differentiate into osteoblasts, chondrocytes and adipocytes. Dysfunction of BMSCs in response to pathological stimuli contributes to bone diseases. Melatonin, a hormone secreted from pineal gland, has been proved to be an important mediator in bone formation and mineralization. The aim of this study was to investigate whether melatonin protected against iron overload‐induced dysfunction of BMSCs and its underlying mechanisms. Here, we found that iron overload induced by ferric ammonium citrate (FAC) caused irregularly morphological changes and markedly reduced the viability in BMSCs. Consistently, osteogenic differentiation of BMSCs was significantly inhibited by iron overload, but melatonin treatment rescued osteogenic differentiation of BMSCs. Furthermore, exposure to FAC led to the senescence in BMSCs, which was attenuated by melatonin as well. Meanwhile, melatonin was able to counter the reduction in cell proliferation by iron overload in BMSCs. In addition, protective effects of melatonin on iron overload‐induced dysfunction of BMSCs were abolished by its inhibitor luzindole. Also, melatonin protected BMSCs against iron overload‐induced ROS accumulation and membrane potential depolarization. Further study uncovered that melatonin inhibited the upregulation of p53, ERK and p38 protein expressions in BMSCs with iron overload. Collectively, melatonin plays a protective role in iron overload‐induced osteogenic differentiation dysfunction and senescence through blocking ROS accumulation and p53/ERK/p38 activation.

中文翻译：

---

褪黑素可保护骨髓间充质干细胞免受铁超负荷引起的异常分化和衰老

骨髓间充质干细胞（BMSCs）是可扩增的干细胞群体，可以分化为成骨细胞，软骨细胞和脂肪细胞。BMSC对病理刺激的功能障碍导致骨骼疾病。褪黑激素是松果体分泌的一种激素，已被证明是骨形成和矿化的重要介质。这项研究的目的是研究褪黑激素是否能防止铁超负荷引起的骨髓间充质干细胞功能障碍及其潜在机制。在这里，我们发现由柠檬酸铁铵（FAC）诱导的铁超负荷导致形态不规则变化，并显着降低了BMSCs的活力。一致地，铁过载显着抑制了BMSC的成骨分化，但是褪黑激素治疗挽救了BMSC的成骨分化。此外，暴露于FAC导致BMSC的衰老，褪黑激素也能减弱衰老。同时，褪黑激素能够抵抗BMSCs中铁超载引起的细胞增殖减少。此外，褪黑激素的抑制剂luzindole消除了褪黑素对铁超载诱导的BMSCs功能障碍的保护作用。此外，褪黑素还可以保护BMSCs免受铁超负荷引起的ROS积累和膜电位去极化。进一步的研究发现，褪黑素可以抑制铁超载的骨髓间充质干细胞中p53，ERK和p38蛋白表达的上调。褪黑素通过阻止ROS积累和p53 / ERK / p38活化，在铁超负荷引起的成骨分化功能障碍和衰老中起着保护性作用。它也被褪黑激素所减弱。同时，褪黑激素能够抵抗BMSCs中铁超载引起的细胞增殖减少。此外，褪黑激素的抑制剂luzindole消除了褪黑素对铁超载诱导的BMSCs功能障碍的保护作用。此外，褪黑素还可以保护BMSCs免受铁超负荷引起的ROS积累和膜电位去极化。进一步的研究发现，褪黑素可以抑制铁超载的骨髓间充质干细胞中p53，ERK和p38蛋白表达的上调。褪黑素通过阻止ROS积累和p53 / ERK / p38活化，在铁超负荷引起的成骨分化功能障碍和衰老中起着保护性作用。它也被褪黑激素所减弱。同时，褪黑激素能够抵抗BMSCs中铁超载引起的细胞增殖减少。此外，褪黑激素的抑制剂luzindole消除了褪黑素对铁超载诱导的BMSCs功能障碍的保护作用。此外，褪黑素还可以保护BMSCs免受铁超负荷引起的ROS积累和膜电位去极化。进一步的研究发现，褪黑素可以抑制铁超载的骨髓间充质干细胞中p53，ERK和p38蛋白表达的上调。褪黑素通过阻止ROS积累和p53 / ERK / p38活化，在铁超负荷引起的成骨分化功能障碍和衰老中起着保护性作用。褪黑激素的抑制剂luzindole消除了褪黑素对铁超载引起的BMSCs功能障碍的保护作用。此外，褪黑素还可以保护BMSCs免受铁超负荷引起的ROS积累和膜电位去极化。进一步的研究发现，褪黑素可以抑制铁超载的骨髓间充质干细胞中p53，ERK和p38蛋白表达的上调。褪黑素通过阻止ROS积累和p53 / ERK / p38活化，在铁超负荷引起的成骨分化功能障碍和衰老中起着保护性作用。褪黑激素的抑制剂luzindole消除了褪黑素对铁超载引起的BMSCs功能障碍的保护作用。此外，褪黑素还可以保护BMSCs免受铁超负荷引起的ROS积累和膜电位去极化。进一步的研究发现，褪黑素可以抑制铁超载的骨髓间充质干细胞中p53，ERK和p38蛋白表达的上调。褪黑素通过阻止ROS积累和p53 / ERK / p38活化，在铁超负荷引起的成骨分化功能障碍和衰老中起着保护性作用。进一步的研究发现，褪黑素可以抑制铁超载的骨髓间充质干细胞中p53，ERK和p38蛋白表达的上调。褪黑素通过阻止ROS积累和p53 / ERK / p38活化，在铁超负荷引起的成骨分化功能障碍和衰老中起着保护性作用。进一步的研究发现，褪黑素可以抑制铁超载的骨髓间充质干细胞中p53，ERK和p38蛋白表达的上调。褪黑素通过阻止ROS积累和p53 / ERK / p38活化，在铁超负荷引起的成骨分化功能障碍和衰老中起着保护性作用。