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淫羊藿苷对高重力下成骨细胞MC3T3-E1增殖与凋亡的影响
目的 体外模拟成骨细胞在体内的生存环境,探讨淫羊藿苷(ICA)对高重力下成骨细胞MC3T3-E1增殖与凋亡的影响.方法 将成骨细胞随机分为三组:高重力组、高重力+ICA组(以下简称“联合组”)和对照组,其中,高重力组予以20G高重力,联合组将20G高重力和10 μg/L ICA同时应用于细胞,对照组正常培养,不进行任何附加操作.采用MTT法检测细胞增殖,流式细胞术(FCM)检测细胞凋亡,实时定量PCR(qRT-PCR)检测细胞凋亡相关基因,透射电镜(TEM)检测细胞亚细胞结构变化.结果 MTT法检测显示,高重力组吸光度值显著低于对照组(P＜0.01),联合组吸光度值显著高于对照组和高重力组(P＜ 0.01).FCM检测显示,高重力组凋亡率显著高于对照组(P＜0.01),联合组凋亡率显著低于对照组和高重力组(P＜0.01).qRT-PCR检测结果显示,与对照组比较,高重力组Bax、Bc12、Bax/Bc12、P53的mRNA表达均显著上调(P＜ 0.01或P＜0.05),联合组除Bax/Bc12 mRNA表达外均显著下调(P＜ 0.05或P＜0.01),且联合组Bax、Bc12、Bax/Bc12、P53的mRNA表达均显著低于高重力组(均P＜ 0.01).TEM下可见高重力组呈中晚期凋亡和变性坏死现象,而其他两组无明显变化.结论 成骨细胞可响应高重力刺激信号并发生一系列变化;高重力(20G)不仅可抑制成骨细胞增殖,促进细胞凋亡,还可导致成骨细胞发生变性坏死,但适当浓度(10 μg/L)的ICA可逆转高重力加载所导致的这种不利影响,对成骨细胞起相应的保护作用.
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高重力对成骨细胞骨向分化功能的影响
[目的]了解力学因素在骨组织重建过程中的作用,探讨高重力对前成骨细胞(mouse embryonic osteoblast precursorcells,MC3T3-E1)成骨功能的影响,为组织工程中研究高重力对骨组织重建的影响提供理论依据.[方法]将MC3T3-E1细胞按不同高重力分为对照组、5G组、10G组、15G组、20 G组,实验组每次加载30 min连续加载3d,对照组同步置于除G值外相同的环境中.ALP活性染色试剂盒检测ALP活性;ALP活性检测试剂盒检测ALP含量;实时定量PCR检测碱性磷酸酶(alkalinephosphatase,ALP)、Ⅰ型胶原(Ⅰ collagen,COL Ⅰ)、骨钙素(osteocalcin,OC)、runt相关转录因子(runt-related transcription factor,RUNX2)的基因表达;western blotting检测COL Ⅰ、OC、RUNX2蛋白表达.[结果]高重力条件下ALP活性显著增高,成骨分化相关指标ALP、COL Ⅰ、OC、RUNX2的基因均显著上调;COL Ⅰ和OC、RUNX2蛋白亦呈现高表达.各实验组细胞茜素红染色未见桔红色结节.[结论]高重力可促进成骨细胞骨向分化相关基因和蛋白表达,有效刺激成骨细胞成熟分化.
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高重力对成骨细胞增殖与凋亡的影响
[目的]了解力学因素在骨组织重建过程中的作用,探讨高重力对成骨细胞(MC3T3-E1)增殖与凋亡的影响,为组织工程中研究高重力对骨组织重建的影响提供理论依据.[方法]将培养的MC3T3-E1细胞按高重力加载力不同分为对照组、5G组、10G组、15G组、20C组,实验组每次加载30 min连续加载3d,对照组同步置于除G值外相同的环境中.[结果]MTT法检测显示,5G组增殖显著增高,10G组增殖无显著差异,15G和20 G组增殖均显著降低.流式细胞术检测显示,5G组凋亡率显著低于对照组,10G、15G、20 G组凋亡率都显著增高.凋亡相关指标:Bax基因,与对照组比较,5G组表达显著下调,10G、15G组表达无显著差异,20G组表达显著上调.Bcl2基因,与对照组比较,5G组表达显著下调,10G组表达显著上调,15G、20G组表达无显著差异.Bax/Bcl2基因表达比,与对照组比较,5G组显著下调,10G、15 G组无显著差异,20 G组显著上调.P53基因,与对照组比较,5G组表达显著下调,10G组无显著差异,15 G、20 G组表达都显著上调.[结论]成骨细胞对高重力刺激的响应可能存在一个“临界点”,“临界点”以下的高重力刺激可促进细胞增殖,抑制细胞凋亡;“临界点”以上的高重力刺激可抑制细胞增殖,并激活细胞凋亡.
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成骨细胞MC3T3-E1对高重力的力学生物学响应
目的 探讨高重力对前成骨细胞MC3T3-E1形态和成骨功能的影响.方法 将MC3T3-E1细胞按不同高重力分为对照组、5 g组、10 g组、15 g组、20 g组,实验组每次加载30 min连续加载3d,对照组同步置于除g值外相同的环境中.鬼笔环肽染色考察细胞骨架蛋白形态;碱性磷酸酶(alkaline phosphatase,ALP)活性检测试剂盒检测ALP含量;实时定量PCR检测ALP、Ⅰ型胶原(collagen Ⅰ,Col Ⅰ)、骨钙素(osteocalcin,OC)、runt相关转录因子(runt-related transcription factors,Runx2)的基因表达;Western blotting检测Col Ⅰ、OC蛋白表达.结果 高重力条件下成骨细胞胞体变薄,细胞表面积明显增大;细胞骨架排列结构变得疏松、松散,微丝肌动蛋白束状结构减少,微丝呈弥散状,有序性降低.成骨分化相关指标ALP、Col Ⅰ、OC、Runx2的基因均显著上调;Col Ⅰ和OC蛋白亦呈现高表达.对照组茜素红染色只有极少量面积很小的桔红色结节,高重力加载后各组细胞明显形成面积大小不一的桔红色结节.结论 高重力下成骨细胞可通过骨架结构发生重排引起细胞形态的改变,并进一步通过上调分化相关基因和蛋白表达,有效刺激成骨细胞成熟分化.
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高重力下成骨细胞的力学生物学响应
骨适应性力学环境中,成骨细胞作为骨形成的主要功能细胞,也是感应力学载荷的主要细胞之一.目前随着科技的发展,越来越多的航天员、飞行员等暴露于高重力环境中.为了更好了解和认识高重力下成骨细胞的力学生物学响应,综述高重力下成骨细胞形态及增殖、基因表达、细胞因子分泌以及信号转导通道等力学生物学方面的研究进展,为高重力环境下骨组织的力学生物学研究提供思路和准备.
