ESW对废用性OP大鼠模型骨生成与吸收及相关信号通路的调控

结题报告

项目介绍

AI项目解读

基本信息

批准号：
31172169
项目类别：
面上项目
资助金额：
51.0万
负责人：
邢更彦
依托单位：
中国人民解放军总医院
学科分类：
C0403.动物生理与行为
结题年份：
2015
批准年份：
2011
项目状态：
已结题
起止时间：
2012-01-01 至2015-12-31

项目参与者：
白晓东；赵斌；姜川；王振宇；宋炎；张铭倚；刘水涛；安佰京；
关键词：
动物模型骨生成体外冲击波骨质疏松症骨吸收

项目摘要

骨质疏松症(OP)是一类骨吸收大于骨生成的严重影响人类健康的疾病，而缺乏力学刺激是其主要原因之一。体外冲击波（ESW）是一种有效力学刺激，能诱导MSCs向成骨细胞分化，促进骨生成，且有无创、刺激强度可调、无副作用等优点。研究表明骨硬化蛋白和Wnt/β-Catenin信号通路是力学刺激调控骨生成的重要环节，而RANK-RANKL-OPG在调节破骨细胞形成和活性上起着决定性作用。为此本研究建立废用性OP大鼠模型，研究ESW干预后该模型骨生成与吸收变化，通过microCT观察骨骼结构变化，同时运用原子力显微镜，免疫组化，原位杂交等技术追踪在ESW干预下相关信号通路调节骨代谢的程序性分子机理及细胞超微结构的变化，旨在揭示ESW对OP模型骨生成与吸收的影响及相关信号通路调控产生生物学效应的分子基础。为阐明力化学信号调控骨重建机制提供依据，为非药物治疗OP开辟了崭新途径。

结项摘要

骨质疏松症（OP）是一类骨吸收大于骨生成的严重影响人类健康的疾病，而缺乏力学刺激是其主要原因之一。体外冲击波（ESW）是一种有效力学刺激，能诱导间充质干细胞（MSCs ）向成骨细胞分化，促进骨生成，且具有无创、精准、靶向等优点。本课题组将ESW作用于大鼠OP模型，并通过骨形成与吸收及相关信号通路的研究，探索了ESW作用后OP模型的骨形成及吸收变化及其作用机制。课题组改良废用性OP大鼠模型，并建立多种复合大鼠OP模型，如废用合并去势OP模型、去势合并激素注射OP模型、OP骨折模型、OP合并骨关节炎模型，充分模拟了OP的多种状态，克服传统去势法造模所需时间较长，不能模拟力学刺激不足这一OP致病因素的缺点。在上述模型的基础上，用最佳适宜能量的ESW对其进行干预，使用双能X线、Micro-CT等进行检测，结果发现ESW治疗组的骨密度、相对骨体积、骨小梁厚度等结果明显高于对照组，表明ESW能不同程度的改善OP的程度，对OP具有防治作用。同时，课题组研究了ESW刺激骨髓间充质干细胞（BMSCs）的向成骨细胞分化的机制。研究瞄准力学刺激调控骨生成的重要信号通路-Wnt信号通路进行研究，发现ESW可上调Wnt5a/Ca2+信号通路关键蛋白Wnt5a的表达，并调节通路相关蛋白的含量，并由此促进BMSCs向成骨分化，且0.6bar，1000次为ESW干预BMSCs的最佳能量，表明Wnt5a/Ca2+信号通路在促进BMSCs向成骨细胞分化中发挥重要作用。课题组还研究了ESW对破骨细胞的作用。通过建立成骨细胞与破骨细胞共培养体系用ESW干预，发现ESW 可有效抑制共培养系中破骨细胞形成相关基因表达、特异性蛋白分泌、抑制其骨吸收能力，表明ESW 对破骨细胞的形成及活性具有明显的抑制作用。总之，ESW可通过促进骨形成及抑制骨吸收两方面的作用延缓OP大鼠骨量丢失，而Wnt5a/Ca2+信号通路在其中发挥重要作用。