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

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	作者：刘艳伟 ; 朱东 中文刊名：YISX 英文刊名：Journal of Medical Biomechanics 机构：吉林大学第一医院; 出版日期：2019-07-15 出版单位：医用生物力学 年：2019 期：v.34 基金：国家自然科学基金项目(11432016) 语种：中文; 页：YISX2019S1111 页数：1 CN：S1 ISSN：31-1624/R 分类号：81

摘要

背景近年来的研究表明,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。细胞骨架在细胞接受力学信号及信号的传导中发挥着重要作用。然而振动是如何影响细胞骨架,细胞骨架又是如何接收振动刺激的力学信号并将这一力学信号传递、转化为细胞内的生物学信号,这其中的机制尚不明确。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。目的初步探讨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产生的影响。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 h,持续1周的低载荷机械振动,加载参数为振动频率35 Hz,振动强度0.25 g。CCK-8法测增殖,采用激光共聚焦显微镜观察细胞骨架,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,RT-PCR验证基因芯片结果。结果(1)实验组的细胞增殖较对照组得到了增强(P<0.05)。(2)激光共聚焦显微镜结果显示对照组及实验组的细胞多成典型的MC3T3-E1细胞形态,低载荷机械振动对细胞骨架未造成明显的结构损害。(3)基因芯片共筛选出34个差异表达基因,其中18个表达上调,16个表达下调。实验组和对照组细胞差异的miRNA群对MAPK信号通路、肌动蛋白调节通路两个通路起主要调控作用,进而对成骨细胞的增殖产生了功能性影响,其中miR-1 82-5p、miR-150-5p、miR-1 25b-2-3p等miRNA在此过程中起主导性作用。(4)RT-qPCR结果显示,实验组较对照组:miR-182-5p(P<0.05)、miR-125b-2-3p(P<0.01)表达下降,miR-150-5p表达上升(P<0.001)。结论 35 Hz、0.25 g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。
        

引文