力学拉伸强度对小鼠单核细胞RAW264.7诱导分化为破骨细胞的影响

摘要

背景：生物力学已被证实对骨组织细胞的形成、增殖和成熟起重要作用。目的：观察力学拉伸强度对小鼠单核细胞RAW264.7诱导分化成破骨细胞的影响。设计、时间及地点：随机对照体外细胞观察实验，于2008-07/2009-01在解放军军事医学科学院卫生装备研究所完成。材料：小鼠单核/巨噬细胞系RAW264.7由中国协和医科大学基础医学细胞中心提供。方法：对小鼠单核细胞RAW264.7采用巨噬细胞集落刺激因子和破骨细胞分化因子诱导4 d后，分别施加0，1 000，1 500，2 000，2 500，5 000 με的基底拉伸应变3 d，1 h/次，1次/d，以静态诱导为对照。主要观察指标：拉伸3 d后，镜下观察各组破骨细胞形态，MTT法检测细胞增殖,半定量RT-PCR检测破骨细胞抗酒石酸酸性磷酸酶、基质金属蛋白酶9、核因子kB受体活化因子、组织蛋白酶K和碳酸酐酶Ⅱ型基因表达及变化。结果：拉伸3 d后，镜下观察可见1 000，1 500 με诱导组的破骨细胞数量较静态组减少，破骨细胞形态小,胞核数目较少；2 000，2 500，5 000 με诱导组的破骨细胞数量随力学强度增加而增加，伴破骨细胞形态增大,胞核数目增多。与静态诱导组相比，5 000 με诱导组细胞增殖明显降低，而1 000~2 500 με诱导组细胞增殖差异无显著性意义，表明5 000 με诱导组促进破骨细胞形成和融合。2 000，2 500 με诱导组上调破骨细胞表型基因抗酒石酸酸性磷酸酶、核因子κB受体活化因子、 基质金属蛋白酶9的mRNA表达，5 000 με诱导组下调破骨细胞表型基因表达，1 000，1 500 με诱导组对破骨细胞表型基因表达无明显影响。所有应变诱导组骨吸收功能相关基因组织蛋白酶K、碳酸酐酶Ⅱ型表达未见显著影响。结论：力学因素可直接影响破骨细胞的分化，低强度载荷抑制破骨细胞分化，较高强度的生理载荷促进破骨细胞分化和功能，病理学过度载荷抑制破骨细胞分化。