郭勇  王亮  汪洋  赵玉敏  张新昌  张西正  贝朝涌  

目的:观测长时间生理强度力学载荷对体外培养小鼠成骨前体细胞MC3T3-E1增殖和成骨分化的影响,探讨长时间生理载荷影响骨组织的细胞生物学机理。

方法:采用四点弯曲加载装置,向成骨前体细胞MC3T3-E1施加2000微应变(με)、0.5 Hz的周期性张应变,持续时间为0~24 h。然后采用MTT法检测细胞增殖活性;Annexin V-FITC/PI流式细胞术检测细胞凋亡;比色法检测碱性磷酸酶(ALP)和乳酸脱氢酶(LDH)活性;RT-PCR检测ALP、骨钙蛋白(OCN)、I型胶原(Col I)的m RNA表达;免疫印迹法检测OCN和Col I蛋白,以及骨形成蛋白表达。

结果:短时间的力学载荷(12 h以内)对成骨前体细胞的增殖无影响,24 h的力学载荷抑制成骨细胞增殖活性,但效果不显著;0~24 h的力学载荷均对成骨细胞的凋亡率无明显影响。短时间力学载荷可提高ALP活性和ALP m RNA表达,12 h后开始下降;短时间的力学载荷可提高OCN和Col I的m RNA和蛋白水平,但载荷作用24 h后,OCN和Col I的蛋白表达开始降低。0~8 h的载荷促进骨形成蛋白2和4的表达,12 h载荷后,蛋白表达降低。另外,长时间载荷可提高细胞培养上清的LDH活性。

结论:长时间的生理力学载荷对细胞增殖的抑制作用不显著,对细胞凋亡也没有明显影响,但可显著促进细胞坏死,并抑制细胞成骨分化。