低頻脈沖電磁場(chǎng)促進(jìn)骨形成最佳治療參數(shù)篩選及其信號(hào)機(jī)制研究.pdf

1、骨質(zhì)疏松癥（OP）是一種病因多元、骨量減少、骨組織顯微結(jié)構(gòu)受損、繼而引起骨折危險(xiǎn)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(yán)重威脅中老年人的常見病和多發(fā)病。低頻電磁場(chǎng)抗骨質(zhì)疏松療效已在體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)中得到了證實(shí)，但其具體的分子機(jī)制尚未闡述清楚。脈沖電磁場(chǎng)作為一種物理療法，用于臨床治療骨質(zhì)疏松和促進(jìn)骨折愈合已有多年，具有無創(chuàng)傷、無毒副作用和操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。但是研究者對(duì)電磁場(chǎng)的最佳治療參數(shù)，包括磁場(chǎng)強(qiáng)度、頻率、波形、占空比、作用時(shí)間

2、等至今還沒有達(dá)成統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)，對(duì)其作用機(jī)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(chǎng)細(xì)胞處理儀，系統(tǒng)篩選了脈沖電磁場(chǎng)促進(jìn)成骨細(xì)胞增殖及礦化成熟的最佳強(qiáng)度和時(shí)間效應(yīng)，對(duì)其促進(jìn)成骨性分化的分子機(jī)制進(jìn)行了較深入的研究，為骨質(zhì)疏松癥的脈沖電磁場(chǎng)治療奠定基礎(chǔ)。
　　論文首先進(jìn)行了不同強(qiáng)度脈沖電磁場(chǎng)對(duì)成骨細(xì)胞增殖與成熟礦化影響的研究。用自制低頻脈沖電磁場(chǎng)細(xì)胞處理儀（專利號(hào)：ZL201110423102.0）產(chǎn)生的50Hz、0

3、.6～3.6mT（間隔0.6mT）脈沖電磁場(chǎng)(PEMFs)處理體外培養(yǎng)大鼠顱骨成骨細(xì)胞（OB），測(cè)定細(xì)胞增殖、胞內(nèi)堿性磷酸酶（ALP）活性、鈣鹽沉積量、ALP陽性克隆數(shù)和鈣化結(jié)節(jié)數(shù)以及微環(huán)境相關(guān)因子的改變等。結(jié)果表明：在50Hz0.6 mT PEMFs條件下促細(xì)胞增殖作用最強(qiáng)，且該組 ALP活性也最高。經(jīng)磁場(chǎng)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(jié)節(jié)數(shù)以及Bmp-2和Col1 mRNA的表達(dá)

4、均顯著高于對(duì)照組。結(jié)論：50Hz0.6mT是脈沖電磁場(chǎng)最佳的促成骨性分化參數(shù)。
　　其次，進(jìn)行了脈沖電磁場(chǎng)影響成骨性分化的時(shí)間效應(yīng)研究。用篩選出的最佳強(qiáng)度50Hz0.6mTPEMFs處理體外培養(yǎng)OB，OB隨機(jī)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(jīng)磁場(chǎng)處理后測(cè)定ALP活性和Smad1/5/8的核轉(zhuǎn)位情況，用RT-PCR和Western blot檢測(cè)成骨分化標(biāo)志性基因和蛋白。結(jié)

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(duì)照組；處理2、3h Smad1/5/8發(fā)生核轉(zhuǎn)位；磁場(chǎng)處理6、9h成骨性分化Runx-2基因顯著降低；磁場(chǎng)處理1、1.5、2、12h蛋白R(shí)unx-2的表達(dá)顯著升高，0.5、6h顯著降低。結(jié)論：脈沖電磁場(chǎng)處理1.5h-3h可以顯著促進(jìn)成骨細(xì)胞的成骨性分化。
　　實(shí)驗(yàn)的第三、四部分研究了初級(jí)纖毛在脈沖電磁場(chǎng)調(diào)節(jié)成骨性分化中所起的作用。用RNAi技術(shù)

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

7、電磁場(chǎng)介導(dǎo)促進(jìn)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(chǎng)調(diào)節(jié)成骨細(xì)胞的成熟礦化是否通過激活BMP/Smad/Runx-2/Osx信號(hào)通路。用BMP信號(hào)通路的抑制劑LDN193189阻斷該通路后，觀察Smad1/5/8的核轉(zhuǎn)位、ALP活性、ALP陽性克隆數(shù)、鈣結(jié)節(jié)數(shù)以及成骨性分化基因和蛋白的表達(dá)。結(jié)果顯示：加抑制劑LDN193189后，阻止了PEMFs介導(dǎo)的ALP活性、ALP陽性克隆數(shù)、鈣結(jié)節(jié)數(shù)及成骨性分