低剂量X线照射对小鼠成骨细胞和破骨细胞的激发及兴奋作用

摘要

自然环境和核设施始终缓慢的释放着人们已经习以为常的低剂量（或低剂量率）辐射。个体每年从自然环境中受到的世界平均辐射剂量约为0.25cGy。随着放射技术在医疗中的应用，普通人群暴露于低剂量辐射（LDI）的影响越来越受到人们的关注。因此，检测LDI的风险变得十分重要，尤其是其致癌风险。传统的观点认为任何剂量的辐射均对机体有害（LNT理论），然而，这一理论却被LDI带来的兴奋效应、适应性效应和DNA损伤修复等放射生物现象质疑。兴奋效应被认为是机体应对LDI刺激作出的防御反应和应激诱导反应。近年来，很多研究证实LDI在调节成骨分化和骨重塑过程中发挥了重要的作用，但鲜有研究确定LDI在骨重塑过程中对细胞层次的影响，这种影响很可能是LDI促进骨重塑的潜在机制。
　　第一部分：低剂量照射对小鼠成骨细胞的激发作用
　　目的：我们的前期研究证实低剂量照射可以加快大鼠骨折处的骨痂矿化，并促进成骨前体细胞的增殖和成骨分化。本研究将检测LDI对小鼠成骨细胞的增殖和成骨能力的影响，探讨低剂量照射促进骨痂矿化在细胞层面的潜在机制。
　　方法：采用CCK-8法检测不同剂量LDI照射对细胞增殖的影响。将成骨细胞随机分为实验组（10cGyLDI）和对照组：使用PNPP法和茜素红（ARS）法分别检测细胞的碱性磷酸酶（ALP）活性和矿化结节的数量。采用Q-PCR法和Western Blotting法检测成骨相关基因OCN,BMP,OPG,RANKL,Col-1和Cbfa1的表达情况。
　　结果：增殖实验显示实验组和对照组间有显著差异，10cGy的低剂量照射可明显刺激成骨细胞的增殖（P＜0.05）。而成骨能力实验显示实验组碱性磷酸酶活性和矿化结节数目较对照组增多（P＜0.05）。基因实验显示LDI促进了BMP、OPG和Col-1的表达（P＜0.05），但对OCN、RANKL和Cbfa1基因的表达没有明显的影响（P＞0.05）。
　　结论：低剂量X线照射可有效促进成骨细胞的增殖和成骨能力，从而加速成骨和骨重塑过程。
　　第二部分：低剂量照射对小鼠破骨细胞的激发作用
　　目的：检测LDI对小鼠破骨细胞的生存能力、活性及骨吸收能力的影响，探讨低剂量照射促进骨痂矿化在细胞层面的潜在机制。
　　方法：采用CCK-8法检测不同剂量LDI照射对破骨前体细胞增殖的影响。使用M-CSF和RANKL诱导破骨前体细胞向破骨细胞分化。采用TRAP染色法检测不同剂量 LDI照射对破骨细胞的形态和分化潜能。将诱导的破骨细胞随机分为实验组（10cGyLDI）和对照组：以Q-PCR法和Western Blotting法检测破骨细胞相关基因TRAP, Cathepsin-K,NFATc1,CTR和MMP-9的表达情况。采用TUNEL法检测了LDI对破骨前体细胞和破骨细胞凋亡的影响。
　　结果：各剂量的LDI对破骨前体细胞的增殖无明显影响（P＞0.05）。TRAP染色发现各剂量的LDI并没有增加分化的破骨细胞的数量（P＞0.05），但却促进了破骨细胞的分化成熟程度。基因实验显示LDI促进了TRAP,Cathepsin-K和CTR基因的表达（P＜0.05），但对NFATc1和MMP-9基因的表达没有明显的影响（P＞0.05）。凋亡实验证实LDI诱发了破骨前体细胞和破骨细胞的凋亡。
　　结论：低剂量X线照射对破骨前体细胞的增殖和破骨分化无明显影响，但却促进了破骨细胞的分化成熟度，有效增强了破骨细胞的活性和骨吸收能力，从而加速了骨重塑过程。

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封面

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英文摘要

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前言

参考文献

第一部分 低剂量照射对小鼠成骨细胞的激发作用

一、材料和方法

二、结果

三、讨论

参考文献

第二部分 低剂量照射对破骨细胞的激发作用

一、材料与方法

二、结果

三、讨论

参考文献

总结

综述

参考文献

中英文对照缩略词表

攻读学位期间发表的论文

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