《應力作用下骨改建下游信號分子mTOR的研究》是依託中國人民解放軍第四軍醫大學，由馮雪擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：應力作用下骨改建下游信號分子mTOR的研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：馮雪
- 依託單位：中國人民解放軍第四軍醫大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
力學刺激對骨的形成、改建和正常功能的維持具有重要的作用，但對於其下游信號轉導的機理目前仍不清楚。mTOR是細胞能量代謝和蛋白質合成的重要下游信號調節分子，可以對上游多種信號起到調節和整合作用，通過翻譯和能量代謝水平的促進作用來增加蛋白質的合成，而且在成骨細胞功能分化和正常骨骼發育中也有重要作用。本項目在現有研究工作的基礎上，推測mTOR信號通路是骨形成和改建過程中的重要信號分子，應力最終可能通過mTOR信號通路的激活，實現蛋白質合成和鈣鹽沉積的增加，完成骨形成和改建。並擬通過細胞載入、定位檢測、正向刺激、逆向阻斷等方法，從蛋白質合成和能量代謝兩個水平研究mTOR信號通路，描繪出外力刺激、蛋白質合成和能量代謝改變的下游信號轉導圖，進一步通過在體載入刺激對該通路進行驗證，研究結果對骨改建機理的闡明，以及代謝性骨疾病的研究和防治都具有重要的意義。
結題摘要
力學刺激對骨的形成、改建和正常功能的維持具有重要的作用，但對於其下游信號轉導的機理目前仍不清楚。mTOR 是細胞能量代謝和蛋白質合成的重要信號調節分子，可以對上游多種信號起到調節和整合作用，通過翻譯和能量代謝水平的促進作用來增加蛋白質的合成，而且在成骨細胞功能分化和正常骨骼發育中也有重要作用。本項目在現有研究工作的基礎上，研究了mTOR 信號通路在應力調節蛋白質合成、成骨礦化及能量代謝中的作用。本項目採用Flexcell牽張應力載入系統對體外培養的成骨樣細胞系MG63載入機械牽張應力，從成骨礦化和能量代謝兩個方面研究 mTOR 信號通路，描繪出其在應力引起成骨礦化和能量代謝改變中的作用，進一步通過在體載入刺激對該通路進行驗證，研究結果對骨改建機理的闡明，以及代謝性骨疾病的研究和防治都具有重要的意義。 通過本項目研究發現：（1）機械應力可以上調細胞ATP水平，在基因和蛋白水平上調ATP合成酶（ATP5B、ATP5J）及成骨相關基因和蛋白（ALP，runx2），並且可以增加礦化結節的形成，說明機械牽張應力在促進骨形成，調節能量代謝中發揮著積極作用；（2）牽張力可以激活成骨細胞的Akt/mTOR/p70s6k信號通路，為應力調控成骨礦化與能量代謝的信號通路提供了一個新選擇；（3）對體外培養的成骨樣細胞系MG63載入機械牽張應力的同時加入wortmannin與rapamycin逆向阻斷PI3K與mTOR，觀察上下游分子及成骨與能量代謝相關指標，發現阻斷Akt與mTOR均可以阻斷應力對MG63能量代謝的促進作用，阻斷mTOR可以抵消應力對成骨的促進作用，而阻斷Akt不能抵消應力對成骨的促進作用；（4）近中移動大鼠右上第一磨牙發現牙周膜的Akt/mTOR/p70s6k蛋白均有所增加，ATP5B與ALP，runx2也有上調。通過本項目的研究，得出mTOR是應力促進成骨礦化及能量代謝的重要信號通路之一，而應力調節成骨的作用可能非依賴於Akt途徑，應該還有新的途徑在中間起作用而激活mTOR，為進一步研究奠定了基礎。
