牵张力对小鼠骨髓间充质干细胞成骨分化能力的作用及机制研究

Effects of tension force on osteogenic differentiation of mouse bone marrow mesenchymal stem cells and its mechanism

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摘要目的:探讨牵张力作用对小鼠骨髓间充质干细胞(BMSCs)成骨分化能力的影响及作用机制.方法:原代分离并培养小鼠BMSCs,并将BMSCs分为对照组、牵张力作用6h组、牵张力作用12h组和牵张力作用12h +雷帕霉素(Rap)组,采用多单元细胞拉伸装置施加动态牵张力进行干预.生化法检测细胞中碱性磷酸酶(ALP)活性;ELISA法检测细胞培养液上清中骨膜蛋白(POSTN)含量;RT-qPCR检测细胞中Runt相关转录因子 2(RUNX2)、骨钙素(OCN)、Osterix 和骨桥蛋白(OPN)mRNA 表达水平;Western blot 检测细胞中RUNX2、OCN、Osterix、OPN、POSTN、哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)和磷酸化mTOR(p-mTOR)蛋白表达水平.结果:与对照组比较,牵张力作用 6h组和 12h组细胞中ALP活性及RUNX2、Osterix、OCN和OPN mRNA表达水平均显著升高(均P<0.05),上清液POSTN含量、细胞中POSTN蛋白及p-mTOR/mTOR蛋白比值也显著升高(均P<0.05),且牵张力作用12h组更明显.与牵张力作用12h组比较,牵张力作用12h + Rap组细胞中ALP活性和RUNX2、OCN、Osterix、OPN mRNA及蛋白表达水平均显著降低(均P<0.05),而细胞培养液上清中的POSTN含量无明显差异(P>0.05).结论:牵张力通过介导POSTN表达调控mTOR信号通路激活,从而促进BMSCs成骨分化.