鍶對基質小泡介導的骨礦化的調控及作用機理研究

《鍶對基質小泡介導的骨礦化的調控及作用機理研究》是依託天津大學，由李朝陽擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：鍶對基質小泡介導的骨礦化的調控及作用機理研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：李朝陽
• 依託單位：天津大學

項目摘要

微量元素鍶（Sr）具有促進成骨和抑制破骨的雙重作用，其在骨科領域具有誘人的套用前景。已有的研究都集中在骨形成前期鍶對細胞行為的調節，而很少關注沉積於骨中的鍶在後期引起的骨礦化不足。成骨細胞釋放的基質小泡富含多種磷脂和磷酸酶，它們被鈣、鎂、鋅等金屬離子激活後，協同調節基質小泡內磷酸鈣的形成，進而引導骨基質的礦化。基於鍶與上述金屬離子具有相似的性質，本項目提出理論認為：鍶競爭性地取代以上離子，並參與和調控基質小泡介導的骨礦化。本項目擬追蹤鍶在基質小泡中的轉運過程，研究鍶對無定型磷灰石的形成及相轉化的影響；並針對在礦化過程的兩個不同階段分別起關鍵作用的磷酸酶（PHOSPHO1、TNAP），探討鍶對其表達及酶解活性的調節作用。在闡明機制的基礎上，本項目提出在含鍶生物材料中引入部分金屬陽離子，以防止鍶引起的骨礦化不足。本項目的開展，將為今後含鍶生物材料的設計及其在骨科的套用提供科學的指引。

結題摘要

微量元素鍶（Sr）具有促進成骨和抑制破骨的雙重作用，其在骨科領域具有誘人的套用前景。已有的研究都集中在骨形成前期鍶對細胞行為的調節，而很少關注沉積於骨中的鍶在後期的骨礦化過程。成骨細胞釋放的基質小泡富含多種磷脂和磷酸酶，它們被鈣、鎂、鋅等金屬離子激活後，協同調節基質小泡內磷酸鈣的形成，進而引導骨基質的礦化。本項目最佳化了基質小泡的提取方法，研究了鍶對鹼膽磷酸酶（PHOSPHO1）的表達的影響，發現鍶可促進成骨細胞PHOSPHO1的表達水平，且鍶通過抑制微小RNA21（miRNA21），促進PI3K的磷酸化激活該通路來實現。本項目通過體外模擬實驗研究了鍶摻雜對磷灰石結晶過程的影響，結果顯示無論在水熱環境下還是酸性環境中，鍶均促進晶體形成，提高晶體的熱穩定性；而鎂摻雜結果正好相反。體外模擬實驗結果暗示，鍶可抑制骨吸收，具有預防及治療骨質疏鬆骨折的潛在價值。本項目製備了同時含有鈣、鍶、鎂的磷灰石材料，體外細胞實驗顯示，通過調整合適的配比，此類材料可促進細胞的增殖，生物相容性好。本項目的開展，為後期含鍶生物材料的設計及其在骨科的套用提供了科學的指引。