流體剪下力致破骨細胞鈣回響在骨代謝中的意義探討

《流體剪下力致破骨細胞鈣回響在骨代謝中的意義探討》是依託天津醫科大學，由李平擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：流體剪下力致破骨細胞鈣回響在骨代謝中的意義探討
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：李平
• 依託單位：天津醫科大學

中文摘要

骨與關節構成人體支架，維持正常骨代謝對人體生命活動具有重要意義。成骨細胞骨基質形成和破骨細胞骨基質吸收是骨代謝的重要環節，許多研究表明力學因素和鈣信號對骨代謝有重要影響，但具體機制尚不完全清楚。.破骨細胞作為唯一具有骨基質吸收功能細胞，是本項研究的重點。申請者之前的研究表明流體剪下力可促進破骨細胞產生鈣回響，且與剪下力大小和細胞分化狀態密切相關。為認識其發生機制，阻斷了可能產生鈣信號7種途徑，得出流體剪下力作用於破骨細胞後可能通過活化細胞表面機械敏感鈣離子通道促進細胞外鈣離子內流，進而活化磷酸酯酶C,促進內質網內鈣離子釋放進而形成鈣回響峰。但對流體剪下力能否通過鈣回響影響破骨細胞功能及骨代謝尚不清楚。.本項目擬利用流動腔技術、鈣離子染色、破骨細胞長時程培養技術和動物實驗進一步驗證此過程對骨代謝的重要性，闡明相關規律，為臨床上通過剪下力和鈣信號調控骨代謝提供實驗依據。

結題摘要

力學因素影響骨代謝相關疾病進程，認識相關機制對此類疾病防治有重要意義。本課題在執行過程中明確了早期或晚期分化階段破骨細胞在流體剪下力（Fluid shear stress, FSS）刺激下主要通過STIM1或TRPV4促進細胞外Ca2+內流。長時程FSS刺激（20 dyne/cm2×2小時/天×12天）可抑制破骨細胞形成和骨基質吸收功能，且主要是由於FSS激活TRPV4通道後破骨前體細胞內鈣儲備減少，進而融合形成破骨細胞和骨基質吸收能力減弱。 為進一步認識力學刺激、TRPV4和骨代謝疾病之間關係，我們使用正常大鼠和TRPV4低表達大鼠來設計對照、尾吊和尾吊後再運動（每天尾吊23小時後運動1小時）等動物模型，結果表明正常大鼠尾吊後再運動中不出現明顯骨質疏鬆，而TRPV4低表達大鼠組中出現明顯骨質疏鬆。TRPV4激動劑GSK1016790A可部分緩解大鼠骨質疏鬆，而對大鼠股骨髓腔內注射質粒病毒降低TRPV4表達可對治療骨質硬化症有一定幫助。 實驗中構建了將抗體、多相DNA和confocal相結合的MD HCR用於破骨細胞TRPV4高效檢測，這一方法也可用於其他細胞膜蛋白的高靈敏度檢測，對臨床診治相關疾病有一定幫助。STIM1在伴有成骨細胞化生的口腔癌組織中多呈高表達並且會促進腫瘤進展。本課題基本完成從FSS致破骨細胞鈣回響機制探討到動物實驗相關工作，並發現通過激活或抑制TRPV4通道功能可緩解大鼠骨質疏鬆症和骨質硬化症狀，為骨代謝相關疾病的診治提供參考。