成骨細胞對力學過載和少載的響應.pdf

1、在骨代謝和重建研究中發(fā)現(xiàn)，體育鍛煉和機械刺激可以促進成骨并抑制骨吸收；同時，長期臥床或者失重造成的機械負荷減少將使骨基質蛋白的合成減少，導致成骨和骨組織的鈣化抑制以及骨吸收活動的加強，骨量下降甚至骨質疏松。在1999年，Burger提出假說，認為力學過載促進骨形成；力學少載促進骨吸收。這些研究結果都是基于骨組織水平的，但是這個假設是否同樣適用于細胞水平?本研究提出假設認為體外培養(yǎng)的成骨細胞對過載和少載的響應同樣符合Burger的假設。研

2、究通過體外設計模擬力學過載和少載的處理方式，以Wistar新生鼠顱骨成骨細胞為研究對象，通過流動腔裝置施以流體剪應力，從成骨細胞分泌的對破骨細胞分化起著調控作用的骨保護因子(OPG)和破骨細胞分化因子(RANKL)的基因表達角度以及從細胞的分化和礦化角度，研究成骨細胞對力學過載和少載的響應，驗證我們的假說。主要內容和結果如下：
　　 設計加工了對單層細胞施以流體剪應力的流動腔裝置。該裝置能夠提供充分發(fā)散的層流態(tài)流體，并可以通過調

3、節(jié)流動泵的轉速實現(xiàn)對流體流量的控制，從而改變剪應力的大小，整套裝置簡便，受試細胞數(shù)量大，所需灌流液可控制在35mL以內能夠對細胞進行有效的剪應力刺激，研究表明能滿足各項生化指標的檢測。
　　 采用原代組織塊法培養(yǎng)了新生鼠顱骨成骨細胞，通過形態(tài)觀察、Von Kossa染色鑒定表明具有成骨細胞的典型生物學行為。細胞經過傳代培養(yǎng)大量擴增，可滿足實驗中數(shù)量的需要，并培養(yǎng)至第三代用于力學實驗。
　　 設計了5、10、15 dyn/

4、cm2梯度升高和降低加載6小時、12小時和5、10、20、30 dyn/cm2梯度升高、降低加載8小時六種不同的剪應力加載方式，模擬力學過載(梯度升高)和少載(梯度降低)過程，研究了它們對成骨細胞分泌的OPG、RANKL、堿性磷酸酶(ALP)、鈣的影響，并與單水平的剪應力相比較。研究結果顯示，每種梯度增加剪應力即力學過載均促進OPG mRNA的表達，同時抑制RANKLmRNA表達，表現(xiàn)出對破骨細胞分化的抑制作用；而梯度降低剪應力則相反，

5、研究從OPG和RANKL角度證明了我們的假設。同時研究還發(fā)現(xiàn)，力學過載有利于成骨細胞的分化和礦化，力學少載中，30-20-10-5 dyn/cm2梯度降低8小時抑制了鈣分泌，但促進了ALP活性，而其他兩種梯度降低則促進了ALP活性和鈣分泌。
　　 通過本研究，我們得到如下結論：從對破骨細胞分化的調控而言，力學過載促進成骨細胞對破骨細胞的抑制作用，力學少載促進成骨細胞對破骨細胞的促進作用；從成骨細胞的分化和礦化角度看，力學過載促進