《低劑量鎘暴露對破骨細胞分化的影響及機制》是依託同濟大學，由陳曉擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：低劑量鎘暴露對破骨細胞分化的影響及機制
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：陳曉
- 依託單位：同濟大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
低劑量鎘暴露可以導致骨密度下降及骨質疏鬆的發生，但其機制不甚清楚。鎘暴露人群骨吸收過度活躍及申請人前期研究證實低劑量鎘能夠刺激破骨細胞形成及活性，提示破骨細胞是低水平鎘骨損害靶細胞。本項目將在動物實驗及細胞實驗進一步研究低劑量鎘暴露對破骨細胞分化影響；以成骨細胞-破骨細胞偶聯因子（OPG/RANKL、TNF-alpha/IL-1alpha及M-CSF）為主要指標，觀察成骨細胞在鎘刺激破骨細胞分化中的作用，揭示鎘促進破骨細胞分化的間接途徑；在原代培養破骨細胞及RAW264.7細胞低劑量鎘暴露模型上，觀察破骨細胞分化相關因子（RANK、TRAF6、Fra、c-fos及c-src）基因和蛋白表達的變化，揭示鎘刺激破骨細胞分化的直接途徑。該研究有助於完善鎘骨毒作用相關機理以及揭示低劑量鎘致骨損害的細胞分子機制，並為鎘致骨損害的防治提供理論依據。
結題摘要
骨骼是鎘的主要效應器官之一。研究表明低劑量鎘暴露可導致骨密度下降、骨質疏鬆發生率及骨折的風險增加，但其確切機理不甚清楚。研究表明鎘可能具有直接的骨效應，並且破骨細胞（Osteoclast，OC）可能是低水平鎘骨損害靶細胞。本課題將從體內、體外兩個方面探討低劑量鎘暴露對OC分化的影響及可能機理。通過飲水染毒建立大鼠鎘暴露模型，分析血清TRACP5b水平的變化；定量分析骨組織中TRAP+細胞的數量及面積，觀察鎘暴露劑量與OC分化之間的劑量-效應關係；測定血清中OPG/RANKL以及分析骨組織成骨/破骨偶聯因子（OPG/RANKL、TNFa）蛋白表達。連續酶消化法獲得成骨細胞（Osteoblast, OB）細胞，低劑量鎘染毒後觀察OPG/RANKL表達水平的變化。通過機械分離及RAW264.7細胞株誘導獲得OC，觀察鎘對體外培養OC分泌TRACP5b影響以及對OC數量和活性的影響和RAW264.7細胞中RANK、TRAF6、Fra1、c-fos、c-src等分化相關因子基因表達變化。將OB細胞與RAW264.7細胞共培養，給予不同濃度的鎘（0-60nmol/L）染毒，通過TRAP染色計數破骨細胞數量，並測定培養液中TRACP5 b活性及OB細胞OPG、RANKL表達變化。低劑量鎘暴露可導致骨密度下降，骨代謝失衡，骨微結構損傷，骨生物力學性能下降。染毒大鼠血清OPG水平顯著低於對照組，而TRACP5b 和RANKL水平顯著高於對照組；低劑量鎘暴露後大鼠脛骨骨組織破骨細胞數量及面積顯著增加，呈良好的劑量-效應關係；骨組織免疫組化顯示隨著染毒劑量的增加，脛骨OPG陽性細胞逐漸減少，而RANKL陽性細胞顯著增加。體外研究表明，低劑量鎘作用後能夠刺激破骨細胞的形成；RANKL存在時，低劑量鎘作用後能夠促進RAW264.7細胞向破骨細胞分化； 鎘作用後破骨細胞分化相關因子（RANK、Traf6、 Fra1、c-fos、c-src）表達顯著增加； 成骨細胞存在時，鎘能顯著增加破骨細胞數量及TRACP5b分泌，而加入OPG阻斷RANKL後，鎘暴露對破骨細胞形成沒有明顯影響。體內體外研究均顯示低劑量鎘能夠刺激破骨細胞形成和分化；OPG/RANKL/RANK以及下游信號分子可能參與鎘刺激破骨細胞形成的過程。該研究有助於完善鎘骨毒作用相關機理以及揭示低劑量鎘致骨損害的細胞分子機制。
