【作者】 赵红斌；

【导师】 张西正；

【作者基本信息】 中国人民解放军军事医学科学院 ， 军事预防医学， 2006， 博士

【摘要】 目的：利用力学加载装置对小鼠骨髓间充质干细胞系（D1细胞）加载不同拉伸应变，探讨力学因素对干细胞向成骨细胞分化的影响及力学信号转导机制。 方法：在成骨细胞诱导体系条件下，D1细胞施加不同的拉伸应变后，采用免疫组化方法、RT-PCR技术、Flou-3-AM Ca²⁺染色方法及激光共聚焦技术。分析与成骨细胞分化有关的OSX（Osterx）、骨钙蛋白（Osteocalcin OCN）基因、碱性磷酸酶（alkaline phosphatase，ALP）、Ⅰ型胶原（type Ⅰ collagen，COLl）、OCN蛋白的表达；对细胞内ca²⁺水平及微丝结构进行考察；利用SB203580（p38MAPK特异抑制剂）、PD98059（MEK-1／2MAPK特异抑制剂）、LY294002（PI₃KS特异抑制剂）、细胞松弛素B（微丝结构阻断剂）、EGTA(Ca²⁺螯合剂)信号阻断剂探讨力学信号传导的信号途径。 结果：间充质干细胞向成骨细胞分化过程中，拉伸应变能促进细胞ALP、Ⅰ型胶原、OCN蛋白的表达，激活与成骨细胞分化起关键作用的OSX、OCN基因；细胞受到应变作用时，骨架结构微丝发生断裂和重排，同时细胞生长方向发生相应改变；拉伸应变能促进干细胞内Ca²⁺水平的增加和钙火花的释放；力学信号的传导与磷酸化的磷脂酰肌醇（Phosphatidylinositol-3-kinases，PI₃Ks）信号通路、细胞骨架结构微丝、细胞内Ca²⁺水平有密切关系。 结论：不同拉伸应变能促进间充质干细胞向成骨细胞分化；力学信号通过Ca²⁺信号、细胞微丝结构以及PI₃Ks信号途径引起细胞的应答反应和生物学效应。更多还原

【Abstract】 Objective To study the effect of cyclic substrate deformation on the mechanical signaling pathway of mouse Mesenchymal Stem Cells（MSCs） line（Dl）. Methods Cyclic strain（3% 0.5Hz） was applied to mouse MSCs in osteogenic media. The ways of immunocytochemistry, RT-PCR were used to analyse the gene expression of OSX（Osterx）,osteocalcin （OCN） ,and the protein of alkaline phosphatase （ALP）、 type I collagen （COL1） and OCN; the structure of microfilament and Ca²⁺ levels were detected by confocal laser scanning microscope （CLSM）; The signaling inhabitors,such as SB203580 （ p38MAPK specific inhabitor ） 、 PD98059（MEK-1/2MAPK specific inhabitor）、 LY294002 （PI₃Ks specific inhabitor ）、 Cytochalasin B （microfilament specific inhabitor）、 EGTA (Ca²⁺specific inhabitor) , were used to investigate mechanical signaling pathway.Results The cyclic substrate deformation could stimulate increasing expression of ALP、 type I collagen、 OCN and activate the gene expression of OSX and OCN over unstrained cells.Mechanical strain changed the structure of microfilament and cell reorientation, and promoted obviously Ca²⁺ levels. Ca²⁺ sparks releasing were observed with fluo-3-AM by strain-induced. Strain-induced the expression of mRNA of OSX,OCN was largely mediated by Ca²⁺ signaling and Phosphatidylinositol-3-kinases（PI₃Ks） pathway.Conclusions Strain can enhance differentiation of mesenchymalstem cells to osteogen . Microfilament, Ca²⁺ signaling and PI₃Ks pathway play an important role on strain-induced mesenchymal stem cells differentiation.更多还原