电离辐射对骨髓间充质干细胞成骨、成脂分化的影响

摘要

目的:临床肿瘤幸存者可出现骨量丢失、骨质疏松及其骨折等放疗后遗症.本文探讨不同剂量137Csγ射线对骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells,BMSCs)增殖能力及向成骨、成脂分化的影响作为,以及潜在的分子生物学机制,为临床放疗后骨损伤防治提供理论依据.rn 方法:密度梯度离心法结合贴壁培养法分离培养大鼠BMSCs;流式细胞术鉴定其表面标志CD29、CD34、CD44、CD45的表达;体外定向诱导BMSCs向成骨细胞及脂肪细胞分化,观察照射不同剂量(0、1、2、5、10、20Gy)137Csγ射线后进行磷酸酶(ALP)染色、油红0染色及ALP活性的变化,MTT法检测不同照射剂量下BMSCs的增殖活力;RT-PCR检测不同剂量照射下RUNX2、ALP、OC、PPAR-γ、C/EBPα表达;Western-Blot检测分化相关蛋白RUNX2、PPAR-γ的表达.rn 结果:成功建立了体外分离并稳定传代培养BMSCs,流式细胞术检测表面标志CD29+(95.76％),CD34-(12.70％)、CD44+(81.42％)、CD45-(26.56％);体外可诱导其向成骨细胞和脂肪细胞定向分化.照射后细胞增殖活力随照射剂量的增加而明显降低,ALP染色阳性率和ALP活性也随照射剂量的增加而下降(染色阳性率由82.7％降至24.6％,P＜0.05);照射0,1,2,5Gy后,成脂诱导能力随照射剂量增加而升高(由41.8％升高至82.1％),但照射10,20Gy后成骨和成脂分化能力均明显下降(成骨10Gy和20Gy时ALP染色阳性率分别下降至16.5％和24.6％;脂肪细胞染色阳性率分别下降至30.2％和5.7％).照射后RUNX2、ALP、OC基因表达均随照射剂量增加而降低,PPAR-γ,C/EBPα等随照射剂量变化趋势为先增高后降低;RUNX2、PPAR-γ蛋白表达也呈相同趋势.rn 结论:电离辐射可抑制BMSCs增殖能力及向成骨细胞分化能力,导致BMSC成骨能力下降;而成脂能力相对增加.可能是电离辐射致骨损伤的病理生理机制之一.