脉冲电磁场促进大鼠成骨细胞成熟与矿化依赖于NO/cGMP信号途径

摘要

脉冲电磁场(pulse electromagnetic fields,PEMFs)能够促进大鼠成骨细胞(rat osteoblast cells,ROB)成熟矿化,但是其作用机制并不明确。本实验主要研究PEMFs促进大鼠成骨细胞成熟矿化与NO/c GMP信号途径的关系,进而阐明PEMFs促进成骨细胞成熟矿化的机理。首先,将成骨细胞经50 Hz、0.6 m T脉冲电磁场作用不同时间后,检测细胞培养液中一氧化氮(nitric oxide,NO)和细胞内3'-5'-环鸟苷一磷酸(3'-5'-cyclic-GMP,c GMP)的含量,以探明电磁场是否影响NO和c GMP的合成;其次,应用蛋白质印迹,检测细胞内e NOS、i NOS和PKG-1的蛋白表达量;最后,利用NOS的阻断剂L-NAME抑制NO信号通路后,检测成骨性相关指标,包括碱性磷酸酶(ALP)活性、钙化结节数量、成骨性基因Bmp-2、Collagen-1、Osterix及破骨细胞调节因子Rankl基因的表达量。结果发现,经PEMFs处理后,NO含量及c GMP含量均有明显升高;细胞内e NOS、i NOS和PKG-1蛋白表达量较空白对照组均有显著升高,说明PEMFs能够激活NO/c GMP信号途径。且经PEMFs处理的成骨细胞,ALP活性升高,BMP-2、Collagen-1和Osterix基因表达量显著增加,Rankl基因表达量下降,成骨细胞形成钙化结节的能力增强。当加入L-NAME,PEMFs引起的ALP活性增加、成骨性基因表达升高和钙化结节形成能力增强的趋势均被显著抑制。上述结果表明,经PEMFs处理成骨细胞成熟矿化过程中,NO/c GMP信号通路被激活;如该通路被抑制,则电磁场促成骨作用被抵消,说明脉冲电磁场促进成骨细胞成熟矿化依赖于NO/c GMP信号通路。