張、壓應(yīng)力刺激下成骨細胞早期應(yīng)答及力學(xué)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)機制的初步研究.pdf

1、口腔正畸矯治借助“力”的作用在頜骨、牙槽骨內(nèi)部產(chǎn)生生物力學(xué)反應(yīng)，使其發(fā)生骨改建。成骨細胞既是力學(xué)感受器又是應(yīng)力刺激骨組織生長改建的關(guān)鍵細胞，在骨形成和骨改建過程中占據(jù)中心調(diào)控地位。深入研究成骨細胞的力學(xué)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)機制對于闡明正畸矯治中骨改建的機理十分必要，但目前張、壓應(yīng)力刺激早期成骨細胞的力學(xué)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)機制尚不清楚，有待進一步研究。 本研究采用自行開發(fā)設(shè)計的四點彎曲體外細胞加載裝置(專利號ZL01256849.X)，以成骨樣細胞株M

2、G63為研究對象，觀察不同性質(zhì)、不同強度、不同作用時間應(yīng)力刺激早期對成骨細胞力學(xué)應(yīng)答及其信號分子整合素(integrin，α5、α6、β1)，粘著斑激酶(FAK)及環(huán)氧合酶2(COX2)表達的影響，深入探討張、壓應(yīng)力刺激早期成骨細胞的力學(xué)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)機制及其與功能狀態(tài)之間的關(guān)系，為臨床及機理研究提供依據(jù)。 結(jié)果顯示： 1．四點彎曲體外細胞加載裝置可對貼壁生長的成骨樣細胞MG63加載生理水平的張、壓應(yīng)力，加載前后細胞生長良好；

3、但超生理水平的應(yīng)力加載容易使細胞脫落死亡。 2．張應(yīng)力刺激早期促進成骨細胞增殖，但壓應(yīng)力刺激早期成骨細胞增殖無明顯變化。2000μstrain應(yīng)力刺激1小時，張力組進入DNA合成期的細胞比例及細胞增殖指數(shù)顯著高于壓力組。 3．成骨樣細胞MG63膜表面整合素α5、α6、β1在生理水平張應(yīng)力刺激下表達上調(diào)，但超生理水平的應(yīng)力刺激使整合素α5、α6、β1表達下調(diào)。張、壓應(yīng)力刺激早期均可激活整合素α5、α6、β1，但對整合素表達

4、的影響不同。 4．張應(yīng)力刺激早期可誘導(dǎo)粘著斑激酶FAK酪氨酸磷酸化激活，壓應(yīng)力對FAK的激活作用不明顯；FAK磷酸化水平張應(yīng)力高于壓應(yīng)力。 5．張、壓應(yīng)力刺激早期均可誘導(dǎo)環(huán)氧合酶COX2基因及蛋白表達水平上調(diào)，且基因與蛋白的變化趨勢基本一致；張應(yīng)力誘導(dǎo)C()X2基因及蛋白表達上調(diào)的時相均較壓應(yīng)力晚，但加力1小時張應(yīng)力對C()X2蛋白的誘導(dǎo)強度高于壓應(yīng)力。 6．環(huán)氧合酶抑制劑吲哚美辛可明顯抑制張應(yīng)力刺激早期引起的成

5、骨細胞增殖效應(yīng)，但對成骨細胞分化的影響不大，與對照組相似。 提示： 1．四點彎曲體外細胞加載裝置能精確加載周期性應(yīng)力應(yīng)變，可滿足研究生理水平應(yīng)力刺激下細胞力學(xué)應(yīng)答的需要。生理水平應(yīng)力適宜細胞生長，超過生理水平的應(yīng)力會破壞細胞的粘附，容易造成細胞死亡；提示臨床正畸矯治時宜采用生理水平的應(yīng)力，不宜采用超過生理限度的重力。 2．整合素α5、α6、β1，F(xiàn)AK及COX2參與了成骨細胞早期力學(xué)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，但張、壓應(yīng)力刺激早期

6、成骨細胞的力學(xué)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)機制不同，張應(yīng)力對整合素，F(xiàn)AK及COX2激活效應(yīng)較壓應(yīng)力明顯。 3．張應(yīng)力作用早期誘導(dǎo)成骨細胞整合素α5、α6、β1，F(xiàn)AK及COX2表達上調(diào)，這些信號分子可能參與了張應(yīng)力早期促進成骨細胞增殖的力學(xué)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)機制。 綜上所述，生理水平應(yīng)力刺激可滿足細胞生長良好的需要，超過生理限度的應(yīng)力不利于細胞生長。整合素α5、α6、β1，粘著斑激酶FAK及環(huán)氧合酶COX2參與了生理水平應(yīng)力刺激早期成骨細胞的力學(xué)信