强磁重力环境对成骨细胞增殖、形态及其主要元素含量的影响

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1、强磁重力环境对成骨细胞增殖、形态及其主要元素含量的影响作者：骞爱荣，张维，瓮媛媛，杨鹏飞，王哲，商澎【摘要】目的：研究强磁重力环境(HMGE)对成骨细胞增殖、形态以及主要元素相对百分含量的影响.方法：采用大梯度超导磁体模拟空间重力环境，以细胞计数法和扫描电子显微镜结合能谱仪(SEMEDS)分别检测强磁失重（0g），强磁常重力（1g）和强磁超重力（2g）三种HMGE对人骨肉瘤细胞(MG63)及小鼠成骨样细胞(MC3T3)增殖能力、形态以及细胞中钙、钠、镁等元素百分含量的影响.结果：MG63和MC3T3细胞在0，1，2g和对照环境中培养24h后，MC3T3细胞

2、平均增殖倍数分别为：-（0.21±0.06），0.91±0.17，0.49±0.04和1.08±0.18；MG63细胞平均增殖倍数分别为：1.03±0.16，0.75±0.06，0.67±0.15和0.44±0.07.与对照组相比较，0，1，2g环境处理组细胞形态发生明显变化，其中0g环境处理组变化最为明显.各环境处理组MC3T3细胞中钙、钠、镁元素百分含量与对照组相比差异不明显.MG63细胞中钙元素百分含量0，1，2g环境处理组及对照组分别为(9.93±0.98)%，(3.61±1.53)%，(5.30±1.47)%和(7.35±1.92)%，与对照组相比

3、，0g环境处理组MG63细胞中钙元素含量明显增加（P<0.01），而1，2g环境处理组MG63细胞中钙元素含量明显下降（P<0.05）.各组MG63细胞中钠元素含量与对照组相比较差异不明显.MG63细胞中镁元素百分含量0，1，2g环境处理组及对照组分别为：0%，(1.90±0.77)%，(2.50±0.74)%和(2.83±0.21)%.0，1g环境处理组与对照组相比明显下降（P<0.05）.结论：HMGE可影响成骨细胞的增殖、形态以及细胞中钠、镁、钙等元素的相对百分含量.【关键词】强磁重力环境；增殖；扫描电镜；X射线能谱分析；元素；成

4、骨细胞0引言大梯度强磁场产生的强磁重力环境（highmagogravitationalenvironment，HMGE）是一种全新的人工极端环境.研究［1-2］表明，强磁悬浮可改变青蛙卵的卵裂面并使有丝分裂器再定向，影响酵母细胞的增殖、周期及基因表达［3-4］.Glade等［5］采用磁悬浮技术研究微管自组装，但有关HMGE对哺乳动物细胞形态功能的影响研究还少见报道.目前对强磁场的研究，也多为非梯度恒稳强磁场，且没有重力效应.本研究通过开展HMGE对细胞增殖及其增殖过程中对钙、钠、镁等元素百分含量的影响研究，可为极端环境生物学研究奠定理论基础，也为空间生命科学研

5、究的地基模拟实验提供一种可供选择的新手段.1材料和方法1.1材料人成骨肉瘤细胞MG63（中国科学院上海细胞库）；小鼠成骨样细胞MC3T3（中国医学科学院基础所细胞库）；MEM培养基及胎牛血清（美国Hyclone公司）；胰蛋白酶及台盼蓝（华美生物工程公司）；35mm细胞培养皿（美国Costar公司）；S3400N扫描电子显微镜（日本Hitachi公司，第四军医大学提供）；X射线能谱仪（英国牛津公司，第四军医大学提供）；JMTA16T50MF大梯度强磁场的超导磁体及其辅助设备［6］（日本JASTEC公司）.1.2方法1.2.1超导磁体该磁体可提供0，1，2g三

6、种不同重力水平.0，1，2g不同重力水平所对应的磁感应强度分别为12T，16T和12T.本研究设计了0g（0g，12T）环境处理组，1g（1g，16T）环境处理组，2g（2g，12T）环境处理组和对照组（1g,地磁场）.1.2.2细胞培养将对数生长期的细胞（5×108/L）接种于35mm细胞培养皿或将盖玻片粘于细胞培养皿底部，MEM培养基，100mL/L胎牛血清，37℃，50mL/LCO2培养18h,更换新鲜细胞培养液后，分别放置到超导磁体腔室中及正常条件下，37℃，50mL/LCO2培养24h.1.2.3细胞增殖能力检测细胞在超导磁体腔室中不同重力位置培养24

7、h后，将培养皿从超导磁体腔室中取出，戊二醛洗涤3次，加入2.5mL/L胰蛋白酶消化细胞，1000r/min，离心5min，用台盼蓝检测细胞的存活率；用血球计数板计数各组细胞数，与接种细胞数目相比较，按公式计算细胞平均增殖倍数.增殖倍数=(处理后细胞数目-接种细胞数目)/接种细胞数目，重复3次以上.1.2.4扫描电镜－能谱仪（SEMEDS）检测细胞形态及能谱变化MG63及MC3T3细胞在超导磁体腔室中不同重力位置培养24h后，将长有细胞的盖玻片从培养皿中取出，戊二醛洗涤2次，加入30mL/L戊二醛固定30min；采用500，700，800，950，1000mL

8、/L乙醇进行梯度脱水；真