細(xì)胞外鈣濃度和流體剪切力對成骨細(xì)胞的影響及作用機(jī)制.pdf

1、在骨的形成過程中，成骨細(xì)胞胞外鈣離子濃度([Ca2+]o)會有所升高（從2mM升高至8～40 mM），外鈣濃度上升直接抑制破骨細(xì)胞的活性，刺激成骨細(xì)胞活性。有報道稱，細(xì)胞外鈣離子濃度升高會促進(jìn)成骨細(xì)胞的增殖，但是[Ca2+]o升高對成骨細(xì)胞的刺激機(jī)制目前尚未明了。在本研究中，我們發(fā)現(xiàn)[Ca2+]o升高引發(fā)成骨細(xì)胞SOCE(Store operated calcium entry)機(jī)制，并對細(xì)胞增殖有著促進(jìn)作用。首先我們發(fā)現(xiàn)升高[Ca2+

2、]o可以引起細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度[Ca2+]i上升，這種[Ca2+]i上升主要是由于細(xì)胞外鈣內(nèi)流引起的。SOCE機(jī)制的阻斷劑2-APB與細(xì)胞內(nèi)鈣釋放抑制劑TMB-8都能抑制這種現(xiàn)象，而電壓門控的鈣離子通道(Cav)抑制劑硝苯地平(nifedipine)和維拉帕米（verapamil）都不能抑制該現(xiàn)象。NPS2390和U73122能抑制這種[Ca2+]i上升，NPS2390是鈣敏感的受體通道(CaSR)的特異性抑制劑，U73122是磷脂酶C(

3、PLC)的抑制劑。我們同樣發(fā)現(xiàn)[Ca2+]o升高對成骨細(xì)胞增殖的促進(jìn)作用，增殖被2-APB，TMB-8，NPS2390和U73122抑制，不受nifedipine和verapamil的影響。此外，GdCl3是一種非生理性的CaSR的激動極，可以引起[Ca2+]i的升高及細(xì)胞增殖。以上結(jié)果顯示，成骨細(xì)胞[Ca2+]o上升活化CaSR，并激活PLC，引起細(xì)胞增殖。
　　 人體的骨關(guān)節(jié)系統(tǒng)一直處于受力狀態(tài)，成骨細(xì)胞是骨關(guān)節(jié)系統(tǒng)形成的源

4、動力，也是骨關(guān)節(jié)系統(tǒng)中力學(xué)信號感受與響應(yīng)的的關(guān)鍵細(xì)胞群，機(jī)械力刺激對成骨細(xì)胞的生長增值、分化分泌、細(xì)胞骨架重組等多種生理功能有顯著影響，不過，關(guān)于力學(xué)因素調(diào)節(jié)成骨細(xì)胞功能的詳細(xì)機(jī)制尚未闡明。在本文中，我們發(fā)現(xiàn)流體剪切力(Fluid Shear Stress，F(xiàn)SS)可以刺激成骨細(xì)胞引起細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度（[Ca2+]i）上升，并且誘導(dǎo)細(xì)胞向外分泌ATP，這種作用很可能是通過TRPV4通道的活化來實(shí)現(xiàn)的。首先，我們證明了TRPV4通道基因在

5、成骨細(xì)胞中的表達(dá)。然后，我們采用0.12 Pa、0.24 Pa、0.48 Pa和1.2 Pa的FSS來刺激成骨細(xì)胞，[Ca2+]i及細(xì)胞外液中的ATP濃度都隨之升高，其中GdCl3、釕紅（RR）和EGTA都能抑制細(xì)胞分泌ATP，GdCl3是機(jī)械敏感離子通道MSCC(mechanosensitivecation-selective channel)的阻斷劑、遼紅(Ruthenium Red，RR)是香草素受體偶聯(lián)的離子通道(TRPV)類阻