低頻脈沖電磁場通過cAMP-PKA和p38信號通路促進骨形成的研究.pdf

1、骨質疏松癥(Osteoporosis,OP)是一種以骨量減少和骨微結構退變?yōu)樘卣?，導致骨折危險性增加的常見性骨骼疾病。隨著我國人口老齡化的到來，目前已成為嚴重影響中老年人生活質量的一種慢性疾病。大量研究表明，低頻電磁場可以提高實驗動物的骨密度和骨生物力學性能，同時延緩骨量丟失，增加骨礦鹽沉積，且具有無創(chuàng)面、毒副作用小和使用便捷等諸多優(yōu)點。低頻電磁場治療骨質疏松癥的療效雖已得到證實，并已運用于臨床治療，但其作用機制尚不十分明確。本課題組前

2、期研究發(fā)現，50Hz0.6mT低頻脈沖電磁場(Pulsed electromagnetic fields，PEMFs)能夠顯著促進骨形成，本論文從以下幾方面對其作用的分子機理進行了研究，以期為 PEMFs運用于骨質疏松癥的臨床治療提供理論依據。
　　首先，通過檢測經 PEMFs處理后不同時間大鼠顱骨成骨細胞(Rat calvarial osteoblasts，ROBs)成骨性因子的變化，發(fā)現 RUNX-2、OSX的基因轉錄和蛋白表

3、達在電磁場處理后立即出現變化，且蛋白表達略滯后于基因轉錄，說明電磁場促進骨形成存在基因組效應；而ALP活性在電磁場處理后3h達到最高，其基因的轉錄在處理后6h才開始升高，活性變化先于基因轉錄的變化，說明電磁場發(fā)揮骨形成促進作用亦存在非基因組效應。
　　其次，實驗研究了PEMFs促進骨形成是否激活cAMP/PKA信號通路。發(fā)現經PEMFs處理后，ROBs內cAMP濃度顯著升高，PKA磷酸化水平升高，并出現核轉位現象，說明PEMFs激

4、活了cAMP/PKA信號通路。而采用信號通路特異性的抑制劑DDA和KT5720分別預處理ROBs后，檢測其對PEMFs促進ROBs礦化成熟的影響，發(fā)現電磁場促進ALP活性升高、成骨相關轉錄因子和生長因子基因轉錄和蛋白表達量升高、ALP陽性克隆以及鈣化結節(jié)數量及面積增加的現象均明顯減弱，說明cAMP-PKA信號通路為PEMFs促進骨形成所必須。
　　再次，實驗探究了PEMFs促進骨形成是否需要MAPKs信號通路的參與。發(fā)現經PEMF

5、s處理后，ROBs內p38磷酸化水平顯著升高，而p-ERK1/2和p-JNK1/2無明顯變化。采用p38特異性的抑制劑SB202190預處理ROBs后，PEMFs介導的ALP活性、ALP陽性克隆、鈣化結節(jié)克隆數量及面積的升高都明顯被削弱，說明p38 MAPKs信號通路參與了PEMFs促進骨形成的過程。
　　最后，實驗對在PEMFs促進骨形成的過程中，cAMP-PKA信號通路與p38 MAPKs信號通路之間的關系進行了探索。分別采用

6、抑制劑DDA和KT5720預處理ROBs，觀察經PEMFs處理后p38磷酸化水平的變化，發(fā)現p38磷酸化水平升高的現象明顯降低，而采用抑制劑SB202190預處理細胞，PEMFs所引起的PKA磷酸化水平改變亦明顯減弱，說明在PEMFs促進ROBs成熟礦化的過程中，cAMP-PKA信號通路與p38信號通路之間存在著“cross talk”。
　　綜上所述，本論文首次發(fā)現50Hz0.6mT脈沖電磁場通過cAMP/PKA和p38信號通路