成骨細(xì)胞的低氧感應(yīng)機(jī)制及其在代謝性骨病中的調(diào)控作用.pdf

1、在代謝性骨病的發(fā)病過(guò)程中常伴發(fā)著骨組織血供的降低和氧供應(yīng)的減少，成骨細(xì)胞位于骨小梁的表面，首先感受骨組織內(nèi)血供的變化并對(duì)低氧做出適應(yīng)性反應(yīng)。低氧誘導(dǎo)因子-1α(Hypoxia-InducibleFactor-1α，HIF-1α)是近年來(lái)發(fā)現(xiàn)的誘導(dǎo)低氧基因和修復(fù)細(xì)胞氧內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定的核心轉(zhuǎn)錄因子，研究成骨細(xì)胞的低氧感應(yīng)機(jī)制并探尋HIF-1α對(duì)于成骨細(xì)胞功能的調(diào)控將為代謝性骨病的防治提供新思路。 目的：研究HIF-1α對(duì)于成骨細(xì)胞功能的

2、調(diào)控作用；深入理解雌激素對(duì)于成骨細(xì)胞表達(dá)HIF-1α的影響；探討在代謝性骨病的發(fā)生發(fā)展過(guò)程中，HIF-1α對(duì)于成骨細(xì)胞-破骨細(xì)胞耦聯(lián)以及骨改建/骨轉(zhuǎn)換過(guò)程的調(diào)控作用。 方法：在體外2％氧濃度下短時(shí)間培養(yǎng)成骨細(xì)胞，研究在HIF-1α表達(dá)的情況下，成骨細(xì)胞增殖、分化、礦化功能的變化；應(yīng)用Cre-Loxp重組酶技術(shù)，在體外敲除成骨細(xì)胞中的HIF-1α基因及其上游調(diào)控基因vHL，研究成骨細(xì)胞功能表型的變化；在體外研究雌激素對(duì)于成骨細(xì)胞表

3、達(dá)HIF-1α和血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(VEGF)的影響；在體內(nèi)建立成骨細(xì)胞條件性敲除HIF-1α小鼠及其同窩野生型小鼠，將這兩組小鼠進(jìn)行卵巢切除術(shù)，在術(shù)后0、4、8周檢測(cè)骨組織形態(tài)學(xué)指標(biāo)，并在分子水平探討骨組織形態(tài)學(xué)差異的原因。 結(jié)果：在體外2％氧濃度下培養(yǎng)成骨細(xì)胞24小時(shí)，隨著成骨細(xì)胞表達(dá)HIF-1α和VEGF在mRNA和蛋白水平的升高，成骨細(xì)胞的增殖率增加，分泌堿性磷酸酶的能力增強(qiáng)，成骨細(xì)胞表達(dá)RunX2和OC的水平增加，形成礦

4、化結(jié)節(jié)的數(shù)量也增加。 在體外敲除HIF-1α基因后，成骨細(xì)胞表達(dá)VEGF和RunX2的水平降低，表達(dá)堿性磷酸酶(ALP)和骨鈣素(OC)的水平也降低，骨保護(hù)素(OPG)與RANKL的比率下降；而敲除vHL后，由于HIF-1α的表達(dá)水平升高，上述基因的表達(dá)均增加，該結(jié)果進(jìn)一步說(shuō)明了HIF-1α參與調(diào)控成骨細(xì)胞的功能。 在體外成骨細(xì)胞培養(yǎng)中，給予10-7M的雌激素后，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，HIF-1α和VEGF基因的表達(dá)量也逐漸增

5、加；給予雌激素的濃度從0～10-5M逐漸遞增時(shí)，HIF-1α和VEGF基因的表達(dá)量也逐漸增強(qiáng)。 與野生型小鼠相比，敲除型小鼠骨小梁數(shù)目、體積和厚度均降低，新骨形成的速度降低，骨密度和骨小梁的微結(jié)構(gòu)指標(biāo)下降，這種變化尤其以術(shù)后4周和8周明顯；敲除型小鼠骨組織中VEGF，RunX2，ALP，OC表達(dá)降低，OPG/RANKL的比率也降低。 結(jié)論： 1.體外短時(shí)間的低氧條件下，HIF-1α能促進(jìn)成骨細(xì)胞的增殖、分化和礦化