emf调控ca2calcineurinnfatc1信号通路抑制rankl诱导的破骨细胞分化

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1、硕士学位论文PEMF调控Ca2+／Calcineurin／NFATcl信号通路抑制RANKL诱导的破骨细胞分化硕士研究生：张杰指导教师：田京教授摘要研究背景：近年来，中国社会的人口结构已经逐步发展为老龄化为主，随之而来的骨质疏松症(osteoporosis，OP)及其他骨代谢类疾病正在以十分惊人的速度发生着。骨质疏松症造成脊柱、髋部、腕部等关键部位并发骨质疏松性骨折，严重影响患者生活质量，给社会带来极大负担。目前认为，骨质疏松症主要由于破骨细胞的过度激活导致骨形成与骨吸收之间的动态平衡被破坏，从而带来一系列如骨量减少、骨组织强度下降等生物

2、学改变，最终并发骨质疏松性骨折。目前临床上对于此类疾病主要以药物预防为主，辅以调节饮食、运动训练等全身疗法，但该方法周期长、起效慢、副作用多，对骨质疏松性骨折防治效果不尽人意。对此，针对骨质疏松症发生的关键环节，抑制破骨细胞分化、减少成熟破骨细胞数量已成为当前该研究领域的焦点所在。现阶段研究结果证实，破骨前体细胞向破骨细胞分化成熟的程序经由各类信号通路相互调控。其中，RANK／RANKL信号通路是破骨细胞分化过程中具有中心作用的信号通路之一。RANK与RANKL识别结合后，引发连锁反应，最后激活C．10s、P．50、及活化T细胞核因子(N

3、uclearfactorofactivatedTcells，NFATcl)等下游蛋白或基因，破骨分化过程程序开启。最近发现的NFATcl是一种细胞核转录因子，其作用主要负责对破骨细胞的分化成熟和功能发挥的作用起到开启作用，而其通过上游的Calcineurin状态的变化对细胞内钙离子浓度万方数据摘要产生不同的反应。钙调神经磷酸酶(Calcineurin)，顾名思义，因其依赖细胞内钙离子的浓度变化而变化：细胞Ca2+升高时，活化的Calcineurin能在细胞质中与NFATcl结合并使其去磷酸化，激活Ca／+-Calcineurin-NFAT

4、cl信号通路，将活化的NFATcl转位进入细胞核后，作为一种反式作用因子与DNA结合，激活靶基因的转录，发挥反式激活功能，诱导破骨细胞特异性基因转录，启动破骨分化。因此，Ca2+-Calcineurin-NFATcI信号通路对于破骨细胞分化具有十分重要的作用。伴随科学技术的进步，除却传统的药物治疗等方法，新兴的物理康复手段早已屡见不鲜，电磁场(Electromagneticfield)便是其代表之一。电磁场的工作原理是交变电流或者直流电流经线圈后产生磁场，由此激发的电磁感应对细胞生物电活动产生效应。临床上常见类型包括恒磁场(Statice

5、lectromagneticfield，SMF)、低频脉冲电磁场(Low—frequencypulsedelectromagneticfield，PEMF)、高频脉冲电磁场(High—frequencypulsedelectromagneticfield，HPEMF)等。恒磁场可提供恒定的磁场环境，但缺少电磁互感带来的生物电变化，对细胞生物电活动影响甚小；高频脉冲电磁场具有较大的生物组织破坏能力，常用在肿瘤、结石等特殊治疗中。相比于恒磁场和高频脉冲电磁场，低频脉冲电磁场具有温和的电磁效应，能影响细胞跨膜电位的产生，引起细胞生物学特性的改变

6、。在动物模型及临床试验中均证实可减轻患者的疼痛，促进骨、软骨与肌腱组织的修复及再生，对生物组织伤害极小。2013年PallML等提出电磁场对于细胞的生物电磁作用主要表现在对细胞内钙离子浓度影响的观点；无独有偶，2014年LuXw等发现恒磁场对于细胞的影响在于促进膜表面钙通道的通透、细胞膜内面骨架～离子层的释放，进而促进细胞钙内流，产生钙离子振荡信号。此外，有学者证实在一定频率变时电磁场作用下破骨细胞的分化受到抑制，形成的破骨细胞数目明显减少，骨吸收能力明显下降。以上结果是令人欣喜的，但又再度引人思考，是否如同恒磁场一样，PEMF也具备调节

7、细胞内钙离子浓度变化的能力亦或是抑制破骨细胞分化的能力，答案我们不得而知。万方数据硕士学位论文因此，根据上述结果，我们提出以下假设：PEMF通过调控细胞内钙离子浓度变化影响Ca2+_Calcineurin-NFATcl信号通路产生抑制破骨细胞分化的作用。现有文献报道，特定频率的电磁场可降低破骨分化过程中NFATel蛋白的表达，但对于具体作用靶点仍未探明，因此，如果假设正确，我们将为临床使用PEMF治疗骨质疏松打下更加坚实的理论基础，为治疗骨质疏松症提供新的方向。研究目的：本文首先进行体外研究，采用小鼠单核／巨噬细胞系RAW264．7细胞构

8、建细胞模型，添加细胞核因子KB受体活化因子配体(Receptoractivatorfornuclearfactor-kappaBligand，RANKL)为刺激条件，诱导其向破骨细胞分化，因为