成骨細(xì)胞對力學(xué)過載和少載的響應(yīng).pdf

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

2、究通過體外設(shè)計模擬力學(xué)過載和少載的處理方式，以Wistar新生鼠顱骨成骨細(xì)胞為研究對象，通過流動腔裝置施以流體剪應(yīng)力，從成骨細(xì)胞分泌的對破骨細(xì)胞分化起著調(diào)控作用的骨保護(hù)因子(OPG)和破骨細(xì)胞分化因子(RANKL)的基因表達(dá)角度以及從細(xì)胞的分化和礦化角度，研究成骨細(xì)胞對力學(xué)過載和少載的響應(yīng)，驗(yàn)證我們的假說。主要內(nèi)容和結(jié)果如下：
　　 設(shè)計加工了對單層細(xì)胞施以流體剪應(yīng)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(diào)

3、節(jié)流動泵的轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)對流體流量的控制，從而改變剪應(yīng)力的大小，整套裝置簡便，受試細(xì)胞數(shù)量大，所需灌流液可控制在35mL以內(nèi)能夠?qū)?xì)胞進(jìn)行有效的剪應(yīng)力刺激，研究表明能滿足各項(xiàng)生化指標(biāo)的檢測。
　　 采用原代組織塊法培養(yǎng)了新生鼠顱骨成骨細(xì)胞，通過形態(tài)觀察、Von Kossa染色鑒定表明具有成骨細(xì)胞的典型生物學(xué)行為。細(xì)胞經(jīng)過傳代培養(yǎng)大量擴(kuò)增，可滿足實(shí)驗(yàn)中數(shù)量的需要，并培養(yǎng)至第三代用于力學(xué)實(shí)驗(yàn)。
　　 設(shè)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(yīng)力加載方式，模擬力學(xué)過載(梯度升高)和少載(梯度降低)過程，研究了它們對成骨細(xì)胞分泌的OPG、RANKL、堿性磷酸酶(ALP)、鈣的影響，并與單水平的剪應(yīng)力相比較。研究結(jié)果顯示，每種梯度增加剪應(yīng)力即力學(xué)過載均促進(jìn)OPG mRNA的表達(dá)，同時抑制RANKLmRNA表達(dá)，表現(xiàn)出對破骨細(xì)胞分化的抑制作用；而梯度降低剪應(yīng)力則相反，

5、研究從OPG和RANKL角度證明了我們的假設(shè)。同時研究還發(fā)現(xiàn)，力學(xué)過載有利于成骨細(xì)胞的分化和礦化，力學(xué)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(jìn)了ALP活性，而其他兩種梯度降低則促進(jìn)了ALP活性和鈣分泌。
　　 通過本研究，我們得到如下結(jié)論：從對破骨細(xì)胞分化的調(diào)控而言，力學(xué)過載促進(jìn)成骨細(xì)胞對破骨細(xì)胞的抑制作用，力學(xué)少載促進(jìn)成骨細(xì)胞對破骨細(xì)胞的促進(jìn)作用；從成骨細(xì)胞的分化和礦化角度看，力學(xué)過載促進(jìn)