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摘要目的：本文以生物力学为基础，采用基底拉伸应变装置，研究不同时间和周期的基底拉伸应变对小鼠MC3T3-E1细胞生理活性和力学效应的影响。探讨不同应变条件对小鼠MC3T3-E1细胞增殖活性、BMP-2 mRNA和蛋白表达的影响，并寻找差异性生物标志蛋白。<br>　　 方法：<br>　　 1.选用小鼠MC3T3-E1细胞，依据拉伸周期，随机分为6组：A组，1次/d组；B组，2次/d组；C组，1次/d，2d组；D组，2次/d，2d组；E组，1次/d，3d组；F组，2次/d，3d组；其中每组另设拉伸时间0.5h、1h、1.5h、2h。实验中工作应变为2000μ∈，频率为0.5Hz。采用MTT法，测定细胞增殖活性，选择最佳拉伸时间。根据上述结果，设拉伸时间和周期为1次/d，每次1h，连续3d，频率为0.5Hz；工作应变为1000μ∈、1500μ∈、2000μ∈、2500μ∈和5000μ∈，对小鼠MC3T3-E1细胞施加基底拉伸应变，通过MTT法和紫外分光光度法，研究不同拉伸应变对细胞增殖活性和上清液中碱性磷酸酶（ALP）含量的影响。<br>　　 2.采用RT-PCR和Western-blot技术，研究工作应变为0μ∈、1000μ∈、1500μ∈、2000μ∈、2500μ∈和5000μ∈，频率为0.5Hz，拉伸时间为1次/d，每次1h，连续3d对小鼠MC3T3-E1细胞BMP-2 mRNA和蛋白表达水平的影响。<br>　　 3.拉伸时间和频率不变，采用双向凝胶电泳技术（2-DE），分析工作应变为0μ∈、2500μ∈、5000μ∈对细胞蛋白质组表达的影响。<br>　　 结果：<br>　　 1.小鼠MC3T3-E1细胞的鉴定：通过HE、ALP染色和成骨细胞表面标志物-骨钙素（BGP）免疫组化证实，小鼠MC3T3-E1具有成骨细胞的生物学特性。<br>　　 2.基底拉伸应变装置的力学评价：基底拉伸应变装置应变的大小，可以通过CD段的等弯矩区控制，对体外培养的贴壁细胞施加定量均匀应变，并可用电阻应变计和应变仪监测。实验证实，在细胞培养中，该装置完全能满足对细胞施加各种应变的要求。<br>　　 3.基底拉伸应变对小鼠MC3T3-E1细胞增殖活性和ALP含量的影响：（1）不同拉伸时间对细胞增殖活性的影响，MTT结果证实：A、B、C、D、E、F各周期应变组中，每组拉伸0.5h、1h细胞增殖活性呈上升趋势，拉伸1.5h、2h细胞增殖活性呈下降趋势。其中C组（0.234±0.030）和F组（0.338±0.026）拉伸1h与各自对照组（0.192±0.047）和（0.290±0.055）相比，细胞增殖活性显著增高；E组（0.313±0.039）拉伸1h与对照组（0.265±0.038）相比，细胞增殖活性显著增高。（2）不同拉伸应变对细胞增殖活性影响的结果显示：与0μ∈组（0.279±0.056）相比，1000μ∈（0.323±0.060）组和1500μ∈组（0.330±0.042）没有统计学意义；2000μ∈组（0.346±0.059）和2500μ∈组（0.373±0.062）显著促进细胞增殖；5000μ∈组（0.213±0.019）显著抑制细胞增殖。（3）不同拉伸应变对细胞ALP含量的影响，结果显示：与0μ∈组（1.589±0.184）相比，2000μ∈组（2.069±0.143）和2500μ∈组（2.218±0.119）ALP的含量显著增高；5000μ∈组（1.392±0.206）ALP的含量显著降低，ALP含量结果与细胞增殖结果一致。<br>　　 4.基底拉伸应变对小鼠MC3T3-E1细胞BMP-2 mRNA及蛋白表达的影响：RT-PCR结果显示：与0μ∈组（0.5386±0.028）相比，1000μ∈组（0.5620±0.020）和1500μ∈组（0.6228±0.012）BMP-2 mRNA表达没有统计学意义；2000μ∈组（0.7813±0.010）和2500μ∈组（0.8121±0.013）BMP-2 mRNA表达显著上调；5000μ∈组（0.3878±0.003）BMP-2 mRNA表达显著下调。Western-blot结果显示：与0μ∈组（0.3217±0.010）相比，2000μ∈组（0.3539±0.006）和2500μ∈组（0.3673±0.010）细胞BMP-2蛋白表达水平显著上调；5000μ∈组（0.3044±0.007）细胞BMP-2蛋白表达水平显著下调。<br>　　 5.蛋白组学实验证实：0μ∈平均检测到（549±11）个蛋白点，2500μ∈作用下平均检测到（563±14）个蛋白点；5000μ∈作用下平均检测到（574±14）个蛋白点。与0μ∈组相比，2500μ∈发现14种差异蛋白的表达，其中2种蛋白在应变作用后降低，12种蛋白在应变作用后增高；5000μ∈发现9种差异蛋白的表达，其中2种蛋白在应变作用后降低，7种蛋白在应变作用后增高。<br>　　 结论：<br>　　 1.基底拉伸可以影响小鼠MC3T3-E1细胞的增殖活性，且增殖活性的高低与拉伸时间有关。生理范围内小于2000μ∈的基底拉伸，不影响细胞的增殖活性和ALP的分泌；生理范围内较高强度2000μ∈和2500μ∈基底拉伸可以明显促进细胞的增殖活性和ALP的分泌；超生理范围5000μ∈基底拉伸可抑制细胞的增殖和ALP的分泌。<br>　　 2.生理范围内2000μ∈、2500μ∈拉伸应变上调小鼠MC3T3-E1细胞BMP-2 mRNA和蛋白表达，5000μ∈下调细胞BMP-2mRNA和蛋白表达。基底拉伸应变可能是通过改变细胞中BMP-2 mRNA和蛋白表达，而影响细胞的增殖和ALP分泌。<br>　　 3.基底拉伸可导致小鼠MC3T3-E1细胞蛋白质组发生变化。相同时间、不同基底拉伸应变检测到的差异性蛋白，可能是成骨细胞受到拉伸应变后特异性表达的生物标志蛋白。