论文部分内容阅读
微重力对空间生物生理状态的影响已成为空间生命科学与空间医学研究的热点。微重力对骨髓间充质干细胞增殖和成骨分化抑制可能是太空中宇航员发生骨丢失的原因之一。本文主要探究模拟微重力(Simulate Microgravity,SMG)对小鼠间充质干细胞细胞骨架、粘附性、增殖与成骨分化的影响,并通过检测细胞生长分化相关特异性基因的表达改变等来分析其作用机制。本课题以小鼠间充质干细胞(BMSCs)为研究对象,运用三维双轴回转仪模拟微重力环境,以正常静置培养组为对照。通过观察细胞生长状况,运用Western blot检测细胞周期相关蛋白Cyclin B1与mTOR通路蛋白raptor、rictor表达情况来观察SMG对细胞增殖的影响;对粘着斑蛋白Vinculin、paxillin与FAK运用免疫荧光染色和Western blot实验分析粘着斑的变化;对微管(Tubulin)与微丝(Actin)进行免疫荧光染色观察细胞骨架的改变;运用RT-PCR技术测定成骨分化相关的骨桥蛋白(Osteopontin)与骨粘连蛋白(Osteonectin)的基因表达以确定成骨分化状况;使用RhoA活性检测试剂盒和Western biot检测细胞骨架相关蛋白RhoA的变化;运用RT2ProfilerTMPCR Array法对细胞增殖、分化相关的84个基因进行表达检测并筛选部分重要基因运用Western blot检测蛋白表达。结果显示模拟微重力条件下细胞骨架结构发生明显改变,微管变得无序紊乱,微丝变短、分布异常;细胞粘附性降低,粘附相关蛋白Vincuiln、Paxillin、FAK均表达下降,且Vinculin分布异常;细胞增殖与成骨分化能力下降,增殖相关蛋白Cyclin B1、raptor、rictor与成骨分化相关基因Osteopontin、Osteonectin表达均下降;RhoA蛋白的活性与表达量均下降;RT2ProfilerTMPCR Array的结果检测出81个基因的表达变化,其中Csf2、Gdf5、Il1b、Sox2等基因表达上调;Bmp4、Igf1、Sox9等基因表达下调,提示模拟微重力可能与破骨细胞分化有关。结果表明,模拟微重力下小鼠间充质干细胞的细胞骨架与粘附性、增殖与成骨分化均发生明显改变;我们的分析认为RhoA蛋白活性的变化影响细胞骨架与粘附性的改变,最终影响了细胞的增殖与成骨分化。太空环境中航天员的骨丢失与成骨方向分化降低与破骨方向分化增强的共同作用有关。