低頻脈沖電磁場(chǎng)通過cAMP-PKA和p38信號(hào)通路促進(jìn)骨形成的研究.pdf

1、骨質(zhì)疏松癥(Osteoporosis,OP)是一種以骨量減少和骨微結(jié)構(gòu)退變?yōu)樘卣?，?dǎo)致骨折危險(xiǎn)性增加的常見性骨骼疾病。隨著我國(guó)人口老齡化的到來，目前已成為嚴(yán)重影響中老年人生活質(zhì)量的一種慢性疾病。大量研究表明，低頻電磁場(chǎng)可以提高實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的骨密度和骨生物力學(xué)性能，同時(shí)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(diǎn)。低頻電磁場(chǎng)治療骨質(zhì)疏松癥的療效雖已得到證實(shí)，并已運(yùn)用于臨床治療，但其作用機(jī)制尚不十分明確。本課題組前

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

3、達(dá)在電磁場(chǎng)處理后立即出現(xiàn)變化，且蛋白表達(dá)略滯后于基因轉(zhuǎn)錄，說明電磁場(chǎng)促進(jìn)骨形成存在基因組效應(yīng)；而ALP活性在電磁場(chǎng)處理后3h達(dá)到最高，其基因的轉(zhuǎn)錄在處理后6h才開始升高，活性變化先于基因轉(zhuǎn)錄的變化，說明電磁場(chǎng)發(fā)揮骨形成促進(jìn)作用亦存在非基因組效應(yīng)。
　　其次，實(shí)驗(yàn)研究了PEMFs促進(jìn)骨形成是否激活cAMP/PKA信號(hào)通路。發(fā)現(xiàn)經(jīng)PEMFs處理后，ROBs內(nèi)cAMP濃度顯著升高，PKA磷酸化水平升高，并出現(xiàn)核轉(zhuǎn)位現(xiàn)象，說明PEMFs激

4、活了cAMP/PKA信號(hào)通路。而采用信號(hào)通路特異性的抑制劑DDA和KT5720分別預(yù)處理ROBs后，檢測(cè)其對(duì)PEMFs促進(jìn)ROBs礦化成熟的影響，發(fā)現(xiàn)電磁場(chǎng)促進(jìn)ALP活性升高、成骨相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子和生長(zhǎng)因子基因轉(zhuǎn)錄和蛋白表達(dá)量升高、ALP陽(yáng)性克隆以及鈣化結(jié)節(jié)數(shù)量及面積增加的現(xiàn)象均明顯減弱，說明cAMP-PKA信號(hào)通路為PEMFs促進(jìn)骨形成所必須。
　　再次，實(shí)驗(yàn)探究了PEMFs促進(jìn)骨形成是否需要MAPKs信號(hào)通路的參與。發(fā)現(xiàn)經(jīng)PEMF

5、s處理后，ROBs內(nèi)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(yù)處理ROBs后，PEMFs介導(dǎo)的ALP活性、ALP陽(yáng)性克隆、鈣化結(jié)節(jié)克隆數(shù)量及面積的升高都明顯被削弱，說明p38 MAPKs信號(hào)通路參與了PEMFs促進(jìn)骨形成的過程。
　　最后，實(shí)驗(yàn)對(duì)在PEMFs促進(jìn)骨形成的過程中，cAMP-PKA信號(hào)通路與p38 MAPKs信號(hào)通路之間的關(guān)系進(jìn)行了探索。分別采用

6、抑制劑DDA和KT5720預(yù)處理ROBs，觀察經(jīng)PEMFs處理后p38磷酸化水平的變化，發(fā)現(xiàn)p38磷酸化水平升高的現(xiàn)象明顯降低，而采用抑制劑SB202190預(yù)處理細(xì)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(jìn)ROBs成熟礦化的過程中，cAMP-PKA信號(hào)通路與p38信號(hào)通路之間存在著“cross talk”。
　　綜上所述，本論文首次發(fā)現(xiàn)50Hz0.6mT脈沖電磁場(chǎng)通過cAMP/PKA和p38信號(hào)通路