失重性骨质稀少是目前航天医学尚未解决的重要课题之一。这种骨质改变表现为骨骼脱钙、骨质量减少及骨生物力学性能下降等，在航天飞行中呈进行性改变。骨质量的变化并非在骨骼内平均分布，而是有部位特异性，承重骨比非承重骨受影响更为严重。研究者们一直在采取各种对抗措施以阻止骨质丢失，主要是进行体育锻炼、加强营养、月阴药物、改善全身和局部的代谢状态。但是太空飞行和卧床实验资料表明，即使每天进行2～3h的体育锻陈，骨钙仍以至少每月0.4％的速率丢失，各种药物的防护效果不佳。人类今后将要进行更长时间飞行的星际探索，进行性的骨质丢失将会严重影响骨骼的结构和功能，威胁航天员的健康和返回地球后的安全。故阐明失重对骨骼系统影响的作用机制，已成为当前重力生理学面临的重要课题之一。 骨组织中存在着骨形成和骨吸收两个过程的平衡。在太空飞行和模拟失重导致的骨质丢失中，骨形成减少和成熟障碍是主要原因，而成骨细胞是主导骨形成的功能细胞，并且是骨组织中的力学敏感细胞。因此，目前研究的重点集中在成骨细胞的功能变化上。 丝裂原激活的蛋白激酶(MAPK)信号转导通路在成骨细胞的增殖分化和细胞功能中起着重要的作用，是多种信号通路的交汇点。多种细胞因子/生长因子以及整合素与细胞外基质的相互作用可激活MAPK信号通路，并磷酸化核转录因子，调控成骨细胞中重要基质蛋白的表达，调节成骨细胞的功能。在失重 第四军医大学博士学位论文 申〕一勺宙习巴——环境中成骨细胞内细胞骨架的结构和功能发生了改变，这是否会影响力学信号向化学信号的转换？作为与细胞骨架和细胞因子功能关系密切的信号通路，在失重环境下MApK信号转导通路中的蛋白激酶活性是否会发生变化，这是否会影响细胞因子对成骨细胞的作用？目前尚未见研究报道，为此撕rJ进行了本研究工作。 本研究的主要内容和结果如下： 1．应用回转器，对大鼠骨肉瘤成骨样细胞（ROS17／2．8）进行模拟失重环境下的培养，并以细胞分化标志性产物 1型胶原（COL洱碱性磷酸酶（ALP）的甜为指刷究细胞分化功能的酬。结果硼：栅失重下培养72h，细胞生长速度较正常重力环境中变慢，细胞形态以扁圆型居多，胞浆内颗粒增加，细胞间接栅少，部分细鹏脱落和自溶腿。模拟失重 72 h，COIn l和ALPrnRNA表达显著低于IG对照组。表明模拟失重环境可以改变ROS17／2．8细胞的形态，降低其分化功能。 2．观察BMP－2对ROS17／2．8细胞的作用及模拟失重环境下的变化。结果发现：BMPMP－2诱导组的 CODIal mRNA表达在 24 h和 48 h显著高于无BMP－2组，AM， WA的表达在48 h和 72 h显著高于无BMP－2组；BMP．2诱导后模拟失重组的COb al InRNA水平在48 h显著低于IG对照组，AIyInRNA＆jA在48h和72h显著低于IG对照组。提示BMP－2对ROS17Q．8细胞有促分化作用，在模拟失重环境下这种作用 氏。 3．以MEKI和ERKI／2两级蛋白激酶的活性为指标，检测BMPZ对ROS17／2．8细胞中MAPK信号转导活性的诱导作用及其在模拟失重环境中的变化。结果发现：BMPZ诱导组的卜ERK和pslk ＄jA量均明显高于无BMP－2组；各时间点蹦失重组卜ERK和pElk表达量均低于IG重力硼组，且有随着失重时间延长而逐渐 氏的趋势。结果表明：BMP－2可诱导ROS 17Q．8细胞中蛋白激酶MEKI和ERKI／2的活性，在模拟失重环境下MEKI和ERKI／2的活性下降。 互二 第四军医大学博士学位论文 申3一由阿习巴一 4．以转录激活蛋白 1（API）的主要e c－fos及 cjun的基因表达为指标，检测ROS 7Q．8细胞中MAPW对转录因子表达的调节作用。结果发现：模拟失重24 h和 48 h组，细胞中 c－fos InRNA ＆jkjiR著低于 IG对照组，CdC mRNA的表达在 48 h显著低于 IG对照水平。结果表明：模拟失重 氏了ROS17／2．8细胞的MAPK／E：ILK对转录因子AP－l表达的调节作用。 总之，本实验工作通过研究模拟失重环境下细胞因子BMP－2对ROS17／2．8细胞促分化作用的变化，以及＋作用依赖的MK信号转导通路功能的改变，首次揭示了模拟失重环境下成骨细胞中细胞因子激活的信号蛋白活性下降，从新的角度和更深的层次探讨了鹏细胞成骨功能下降的原因，为进一步阐释失重性骨质丢失的机理提供理论依据。