低頻脈沖電磁場促進骨形成最佳治療參數(shù)篩選及其信號機制研究.pdf

1、骨質疏松癥（OP）是一種病因多元、骨量減少、骨組織顯微結構受損、繼而引起骨折危險度升高和骨骼脆性增加的一種全身骨代謝障礙的疾病，是目前嚴重威脅中老年人的常見病和多發(fā)病。低頻電磁場抗骨質疏松療效已在體內外實驗中得到了證實，但其具體的分子機制尚未闡述清楚。脈沖電磁場作為一種物理療法，用于臨床治療骨質疏松和促進骨折愈合已有多年，具有無創(chuàng)傷、無毒副作用和操作簡便等優(yōu)點。但是研究者對電磁場的最佳治療參數(shù)，包括磁場強度、頻率、波形、占空比、作用時間

2、等至今還沒有達成統(tǒng)一的認識，對其作用機制也不清楚。本論文正是在這樣的背景啟示下，利用自制低頻脈沖電磁場細胞處理儀，系統(tǒng)篩選了脈沖電磁場促進成骨細胞增殖及礦化成熟的最佳強度和時間效應，對其促進成骨性分化的分子機制進行了較深入的研究，為骨質疏松癥的脈沖電磁場治療奠定基礎。
　　論文首先進行了不同強度脈沖電磁場對成骨細胞增殖與成熟礦化影響的研究。用自制低頻脈沖電磁場細胞處理儀（專利號：ZL201110423102.0）產生的50Hz、0

3、.6～3.6mT（間隔0.6mT）脈沖電磁場(PEMFs)處理體外培養(yǎng)大鼠顱骨成骨細胞（OB），測定細胞增殖、胞內堿性磷酸酶（ALP）活性、鈣鹽沉積量、ALP陽性克隆數(shù)和鈣化結節(jié)數(shù)以及微環(huán)境相關因子的改變等。結果表明：在50Hz0.6 mT PEMFs條件下促細胞增殖作用最強，且該組 ALP活性也最高。經磁場處理后鈣鹽沉積量逐漸增加，尤以0.6 mT組最高。0.6mT組ALP陽性克隆數(shù)、鈣化結節(jié)數(shù)以及Bmp-2和Col1 mRNA的表達

4、均顯著高于對照組。結論：50Hz0.6mT是脈沖電磁場最佳的促成骨性分化參數(shù)。
　　其次，進行了脈沖電磁場影響成骨性分化的時間效應研究。用篩選出的最佳強度50Hz0.6mTPEMFs處理體外培養(yǎng)OB，OB隨機分成9組，分別為Con(0h)、0.5、1.0、1.5、2、3.0、6.0、9.0和12h組，經磁場處理后測定ALP活性和Smad1/5/8的核轉位情況，用RT-PCR和Western blot檢測成骨分化標志性基因和蛋白。結

5、果顯示：PEMFs處理1.5、2、3、12h顯著提高了 ALP活性，而處理0.5h低于對照組；處理2、3h Smad1/5/8發(fā)生核轉位；磁場處理6、9h成骨性分化Runx-2基因顯著降低；磁場處理1、1.5、2、12h蛋白Runx-2的表達顯著升高，0.5、6h顯著降低。結論：脈沖電磁場處理1.5h-3h可以顯著促進成骨細胞的成骨性分化。
　　實驗的第三、四部分研究了初級纖毛在脈沖電磁場調節(jié)成骨性分化中所起的作用。用RNAi技術

6、干擾初級纖毛發(fā)生后用脈沖電磁場處理細胞，以胞內 ALP活性、ALP陽性克隆數(shù)、鈣結節(jié)數(shù)及成骨分化標志性基因和蛋白的表達量為依據(jù)，判定初級纖毛在脈沖電磁場中對成骨性分化的作用。結果顯示：干涉掉初級纖毛后，50Hz0.6mTPEMFs處理不能使ALP活性升高，與未去除初級纖毛的成骨細胞相比，ALP陽性克隆數(shù)減少、鈣結節(jié)數(shù)減少、以及成骨性分化指標Runx-2、Osx、Col1、Bmp-2的基因和蛋白表達也都減少。結論：成骨細胞的初級纖毛在脈沖

7、電磁場介導促進成骨礦化成熟中扮演著必不可少的作用。
　　論文第五部分研究了脈沖電磁場調節(jié)成骨細胞的成熟礦化是否通過激活BMP/Smad/Runx-2/Osx信號通路。用BMP信號通路的抑制劑LDN193189阻斷該通路后，觀察Smad1/5/8的核轉位、ALP活性、ALP陽性克隆數(shù)、鈣結節(jié)數(shù)以及成骨性分化基因和蛋白的表達。結果顯示：加抑制劑LDN193189后，阻止了PEMFs介導的ALP活性、ALP陽性克隆數(shù)、鈣結節(jié)數(shù)及成骨性分