论文部分内容阅读
骨代谢过程由成骨细胞(osteoblast，OB)的骨形成和破骨细胞(osteoclast，OC)的骨吸收构成，任何因素导致的破骨作用大于成骨作用，将发生骨质疏松症(osteoporosis，OP)。随着人口老龄化的日趋严重，骨质疏松症的发病率已跃居世界各种常见病的第7位，成为世界各国日益关注的公共卫生问题。多年来，人们在骨代谢调节及骨质疏松症发病机制等方面已取得了一定的研究进展，特别是近年来，揭示了垂体激素如促甲状腺激素(thyroid stimulating hormone，TSH)和卵泡刺激素(follicle stimulating hormone，FSH)对骨代谢的直接调控作用，学术界提出了垂体-骨轴(pituitary-bone axis)的新理论，让人们对垂体激素的功能有了全新的认识，也促使研究人员探索其它垂体激素对骨代谢的影响。催产素（oxytocin, OT）是一种重要的垂体后叶激素，至今尚未有人就催产素如何调节骨代谢的问题进行系统的研究。
本课题利用催产素或催产素受体基因敲除的小鼠模型，综合运用遗传学、骨生物学、细胞生物学及分子生物学等领域的多种实验方法，系统深入地探讨了催产素对骨代谢的调节作用。本论文的具体研究内容与结果如下：
1．催产素通过外周作用直接调节骨代谢。
利用骨组织切片染色和μCT测量，研究了催产素或催产素受体基因敲除对小鼠骨量的影响。为探讨催产素是通过外周还是中枢作用调节骨代谢，选用野生型小鼠，分别经侧脑室或腹腔注射催产素，分析成骨细胞和破骨细胞的血浆标志物水平与体外分化。此外，通过免疫荧光标记方法，检测小鼠成骨细胞和破骨细胞表面是否存在催产素受体。研究结果表明，催产素或催产素受体敲除的小鼠出现严重的骨质疏松症，小鼠成骨细胞和破骨细胞表面均存在催产素受体，催产素通过外周作用直接调节骨代谢。
2．催产素对成骨细胞的作用。
为研究催产素对成骨细胞的作用机制，对纯合型OT-/-小鼠与野生型OT+/+小鼠的骨矿化沉积率(mineralization apposition rate，MAR)、成骨细胞的体外增殖与矿化、成骨细胞分化标志物和分化调节因子的mRNA表达进行比较，并分析外加重组催产素对成骨细胞分化的影响。研究结果表明，催产素通过上调骨形态发生蛋白-2(bone morphogenetic protein，BMP-2)来调控成骨细胞特异性转录因子Schnurri-2、Osterix、激活转录因子（activating transcription factor4，ATF4）的表达，从而促进成骨细胞的分化及其矿化功能。
3．催产素对破骨细胞的作用。
比较纯合型OT-/与野生型OT+/+小鼠破骨细胞的体外增殖与分化，以及分化标志物的mRNA水平。分析外加重组催产素对破骨细胞形成和吸收功能的直接调控作用，同时检测重组催产素对成骨细胞生成NF-κB受体活化因子配基(receptor activator ofnuclear factor-κB ligand，RANK-L)和骨保护素(osteoprotegrin，OPG)的影响，以研究催产素对破骨细胞分化的间接调节作用。研究结果表明，催产素对破骨细胞具有双重作用，催产素即能通过激活NF-κB、MAPK和Akt信号通路的直接作用和刺激成骨细胞生成RANK-L的间接作用促进破骨细胞的形成，又能抑制成熟破骨细胞的骨吸收功能。
4．催产素对妊娠期母体骨重建的调节。
基于孕妇在妊娠后期体内催产素水平升高，推测控制分娩和泌乳的催产素可能参与调节母子间的钙转移。实验中比较了妊娠小鼠与未孕小鼠成骨细胞和破骨细胞的血浆标志物水平和体外分化，并分析了催产素基因敲除对妊娠小鼠和胎儿的骨代谢影响。研究结果表明，催产素参与调节妊娠期母体的骨重建，胎儿的骨发育也具有催产素敏感性。
通过本课题的研究，发现并阐明了催产素对骨代谢的直接调节作用，进一步证实了垂体-骨轴的新理论；发现了催产素参与调节妊娠期母体的骨重建，揭示了催产素新的生理功能。从而，为进一步阐明骨质疏松症的发病机制，以及开发催产素与催产素类似物在骨质疏松症防治中的应用及其新药研制提供了新的科学思路和理论依据。