模拟失重条件下破骨细胞通过旁分泌调节成骨细胞的效应及机制研究

破骨细胞是人体生理性骨重建和病理性骨破坏过程中唯一具有骨吸收功能的多核巨细胞。除有骨吸收功能之外，破骨细胞对其它细胞还有调节作用。国内外空间生物学中失重性骨丢失的研究主要集中在破骨细胞的骨吸收功能上，有关失重条件下破骨细胞对其它骨组织细胞调节作用的研究未见报道。申请者前期研究发现模拟失重条件下破骨细胞可通过旁分泌途径调节成骨细胞功能。.本项目拟采用小鼠前破骨细胞RAW264.7和成骨细胞MC3T3-E1，在磁悬浮和随机回转模拟失重条件下：1)研究破骨细胞结构和功能的变化；2)采用破骨细胞条件培养基和两种细胞间接接触共培养方式，研究破骨细胞通过旁分泌对成骨细胞增殖、细胞周期及骨形成能力的调节作用；3)结合破骨细胞转录组和已知旁分泌因子数据，构建模拟失重条件下破骨细胞通过旁分泌调节成骨细胞网络并对关键分子进行功能验证。为骨组织细胞生理学基础研究和空间失重性骨丢失机制的阐明提供理论和技术支持。

破骨细胞是人体生理性骨重建和病理性骨破坏过程中唯一具有骨吸收功能的多核巨细胞。除有骨吸收功能之外，破骨细胞对其它细胞还有调节作用。国内外空间生物学中失重性骨质流失的研究主要集中在破骨细胞的骨吸收功能上，有关失重条件下破骨细胞对其它骨组织细胞调节作用的研究未见报道。申请者前期研究发现模拟失重条件下破骨细胞可通过旁分泌途径调节成骨细胞功能。本项目以小鼠前破骨细胞RAW264.7和成骨细胞MC3T3-E1为实验材料，在抗磁悬浮和随机回转模拟失重条件下：研究破骨细胞结构和功能的变化；通过破骨细胞条件培养基，研究破骨细胞通过旁分泌对成骨细胞增殖、细胞周期及骨形成能力的调节作用；研究NO信号以及破骨细胞标志基因表达变化；表达纯化RANKL，设计制作共培养装置；采用基因芯片研究模拟失重敏感的基因，并构建相应的网络图。.研究发现：抗磁悬浮增强了细胞的增殖、改变了前破骨细胞的周期分布；强磁重力环境促进了FLG29.1细胞的凋亡和坏死；抑制TRAP阳性细胞的形成、NO的释放和胞内的TRAP活性；抗磁悬浮增强了FLG29.1细胞中MMP9和TRAP基因的表达。随机定位模拟失重效应促进了前破骨细胞的增殖、TRAP阳性细胞的形成和NO的释放；增强了破骨细胞内TRAP酶的活性并改变了前破骨细胞的周期分布。抗磁悬浮引起破骨细胞标志性基因如RANK、NFATC1、Cathepsin K、 RunX2、Intβ3表达发生明显变化；基于基因芯片结果构建了对抗磁悬浮模拟失重敏感的关键基因网络图。此外，纯化获得了纯度为95%以上的RNAKL，设计并制作了抗磁悬浮条件下成骨细胞与破骨细胞共培养装置。.本课题研究进展顺利，圆满完成了课题任务书规定的各项研究内容，发表研究论文7篇，其中3篇SCI，4篇国内核心期刊；发表会议论文4篇。申请国家发明专利7项。参加国际学术会议3次，参加国内会议4次。培养博士研究生3名，硕士研究生3名。

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