抗磁悬浮模拟失重对骨细胞结构功能的影响

【作者】 骞爱荣； 张维； 胡丽芳； 高翔； 商澎；

【机构】 西北工业大学生命科学院空间生物实验模拟技术国防重点实验室；

【摘要】 骨细胞作为骨组织中主要的力学感受器,不仅可以感受力学信号,而且可以将感受到的物理力学信号转化为生化信号并传递到效应细胞,从而调节骨的适应性重建。因此骨细胞在骨组织多细胞间相互作用中起了中心枢纽的作用。骨细胞的重要作用提示其在空间失重引起的骨丢失中可能扮演着重要角色。本研究利用抗磁悬浮模拟失重环境,采用HE染色、激光共聚焦显微术、ELISA等实验方法,研究该环境对小鼠骨细胞(MLO-Y4)形态、骨架结构、骨架相关蛋白定位、凋亡以及分泌可溶性细胞因子等的影响。研究结果表明:在抗磁悬浮模拟失重条件下,骨细胞形态呈长梭形,且细胞面积减小、突起减少;骨细胞微丝及微管骨架发生重排,微丝纤维聚集于细胞膜,微管纤维紊乱,微管组织中心不明显;骨细胞发生明显凋亡;纽蛋白(vinculin)及桩蛋白(paxillin)分布明显减少;前裂腺素2(PEG2)及一氧化氮(NO)的分泌明显减少。强磁场环境对上述指标影响不明显。结果提示,骨细胞可能通过改变其形态、重组细胞骨架及调整功能来适应异常重力环境。目前,关于失重环境对骨细胞结构功能的研究比较少,大部分研究者采用"成骨细胞"来代替骨细胞,实际上"骨细胞"不是"成骨细胞"。虽然骨细胞是终末分化的成骨细胞系,但是两种细胞在形态、标志物、功能及对机械应力的敏感性和响应方面均有显著差异。本研究前期研究结果表明,抗磁悬浮模拟失重环境影响了成骨细胞形态、骨架及黏附功能,但是在抗磁悬浮模拟失重环境下,骨细胞形态变化更明显,且发生了明显的凋亡现象,表明骨细胞对抗磁悬浮模拟失重环境更敏感。因此,更好的认识骨细胞有助于我们了解空间失重环境下的骨丢失及地面人群骨质疏松的分子机制,研制更好的对抗措施防止骨丢失及骨质疏松性骨折,也将会为采用骨细胞作为靶细胞研制代谢性骨疾病治疗药物提供新的可能。更多还原