地方性氟中毒我国重点防治的地方病。其骨骼损害包括骨硬化、骨软化、骨质疏松和骨周软组织化骨。氟骨症的发病机制尚不清楚。我们通过大量动物实验和体外细胞培养观察，确认成骨细胞（osteoblast，OB）功能活跃在氟骨症骨病变中是一个发生较早、并起主导作用的环节。近年来我们研究组以及国内外的相关研究，证明氟骨症的发生发展，可能和OB Ca²⁺稳态（calcium homeostasis）的变化有关。Ca²⁺稳态的维持涉及一系列复杂的机制。引起细胞内（实质上是指胞液中）Ca²⁺升高，包括细胞外Ca²⁺的内流增多；细胞内Ca²⁺逆浓度向质膜外运转受阻；细胞内钙库中Ca²⁺释出增多和钙库逆浓度从胞液中摄取Ca²⁺的机制受阻等四个方面。本研究拟从第二个方面入手，试图证明氟通过影响细胞内Ca²⁺向的细胞外转运，导致OB Ca²⁺浓度的增高。从而刺激OB的成骨功能明显增强。方法：本研究应用小鼠成骨细胞株（MC3T3-E1）为研究对象，实验分为对照组、染氟组1、染氟组2和染氟组3，染氟浓度分别为0、1、5、10mg/L F-。染氟时间为4h和48h。通过激光共聚焦显微镜，实时定量PCR和ELISA等方法检测OB钙调蛋白（Calmodulin，CaM）、质膜Ca²⁺-ATPase(plasma membrane Ca²⁺-ATPase，PMCA4B-1)、质膜Ca²⁺-Na⁺交换体（器）(Ca²⁺-Na⁺exchange carrier，NCS)以及RUNX2在mRNA和蛋白水平的表达和OCN在mRNA水平的表达。探讨染氟OB Ca²⁺浓度升高是否通过影响成骨细胞膜Ca²⁺泵来实现，并分析上述变化与骨生长因子表达之间的关系以及在氟中毒发生中的意义。结果：1.细胞染氟4h，OB Ca²⁺浓度在各染氟组均较对照组明显增多，其中染氟10mg/L组Ca²⁺浓度增多更为明显；2. CaM表达在染氟4h的5mg/L组和10mg/L组明显降低,染氟48h的5mg/L组和10mg/L组则较对照组明显升高；细胞染氟48h，CaM蛋白在染氟5mg/L组明显升高；3.细胞染氟4h，染氟各组PMCA4B-1表达均低于对照组；但在染氟48h，各染氟组则均高于对照组；细胞染氟48h的5mg/L组PMCA4B-1蛋白表达明显升高。4. NCS3的检查结果为各染氟组均高于对照组；5.各染氟48h,5mg/L组和10mg/L组RUNX2的表达均较对照组明显升高；6.染氟4h，1mg/L组OCN表达量有增高趋势，其余两组均有所降低；染氟48h，5mg/L组表达量增高，统计学检测差异显著。结论：1.本实验条件下，OB在氟的刺激下，Ca²⁺浓度明显升高，进一步证明氟对成骨细胞的刺激作用；2.在本实验条件下，较短染氟时间（4h）对OB中CaM的作用以抑制为主，延长染氟时间至48h则以刺激作用为主。同时，PMCA4B-1作为一种钙调蛋白依赖酶也因CaM的变化出现相应的改变，既染氟4h，PMCA4B-1表达降低，染氟48h，PMCA4B-1无论在mRNA还是在蛋白的表达均升高。本结果进一步证明了CaM对PMCA4B-1的调节作用；3. RUNX2和OCN表达水平升高代表成骨功能的增强。综上结果，我们对氟的作用可以勾画出一个明晰的线路图：氟通过抑制CaM表达，导致PMCA4B-1表达水平下降，因此影响Ca²⁺向细胞外的转运，最终的结果是OB Ca²⁺浓度升高。OB Ca²⁺浓度升高可刺激OB功能的增强，表现为RUNX2和OCN表达增强，最后的结果是成骨功能过度增强。本研究将提示Ca²⁺稳态失衡在氟中毒骨损害的分子机制中实处于关键性地位，为氟骨症发生机制的研究提供新的论据。