低载荷机械振动下细胞骨架及MAPK信号通路对成骨细胞增殖影响的实验研究

• 作 者: 李晨
• 出 处: 吉林大学
• 发表日期: 2020年04期
• 关键词: 成骨细胞 低载荷机械振动 细胞骨架 miRNA MAPK信号通路

研究背景和目的:随着我国骨折的发病率逐年增高,除了传统的手术治疗方法外,我们急需探索一种新的非侵入性的治疗方法。近年来的研究表明,低载荷机械振动作为一种非药物疗法,通过促进成骨细胞的增殖,在骨质疏松症及骨折的治疗中取得了良好的疗效。当细胞接受力学信号的刺激时,细胞骨架发挥了重要的作用,其中MAPK(mitogen-activated protein kinase,MAPK)信号通路与细胞骨架的形成和功能密切相关。本项研究初步探讨低载荷机械振动下细胞骨架及MAPK信号通路对如何对成骨细胞增殖产生影响。研究方法:将小鼠胚胎成骨细胞前体细胞(MC3T3-E1)分为对照组和实验组,实验组给与每天0.5小时,持续一周的低载荷机械振动,加载参数为振动频率35Hz,振动强度0.25g。一周后,用CCK-8试剂盒检测对照组与实验组的细胞增殖情况。并采用激光共聚焦显微镜观察细胞骨架是否在低载荷机械振动下受到了结构性的损伤。然后,对于对照组和实验组进行microRNA(微小RNA,miRNA)基因芯片的检测,观察差异基因的表达情况,并采用荧光实时定量PCR(real-time quantitative PCR,RT-qPCR)验证基因芯片结果。实验结果:经过一周的低载荷机械振动,实验组的细胞增殖活性得到了加强。激光共聚焦显微镜显示在低载荷机械振动下的细胞骨架与对照组相比未发生明显变化。miRNA基因芯片结果显示实验组与对照组相比有明显的差异基因的表达,其中miR-182-5p(degree=17)、miR-150-5p(degree=13)、miR-125b-2-3p(degree=11)等差异基因是通过激活MAPK信号通路和肌动蛋白调节通路来影响成骨细胞的增殖的。RT-qPCR结果显示,实验组与对照组相比:miR-182-5p(***p<0.001)、miR-125b-2-3p(****p<0.0001)表达下降,miR-150-5p 表达上升(****p<0.0001)。实验结论:35Hz,0.25g的低载荷机械振动可以促进成骨细胞的增殖;低载荷机械振动可以通过上调miR-150-5p,下调miR-182-5p、miR-125b-2-3p的表达激活MAPK信号通路和肌动蛋白调节通路促进成骨细胞的增殖,而未对细胞骨架结构产生明显损害。