生长期下坡跑对去卵巢小鼠骨胶原蛋白、成骨细胞及相关因子的影响研究

来源 :华东师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:tianjuyy
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研究目的:研究生长期下坡跑对去卵巢后雌性小鼠体重、摄食量、生化指标、骨密度(Bone mineral density,BMD)、COL1mRNA、骨中Ⅰ型胶原蛋白、骨髓间充质干细胞(Mesenchymal stem cells, MSCs)和诱导分化产生的成骨细胞(Osteoblast, OB)及OB成骨能力的影响。本研究通过去卵巢小鼠模拟绝经后妇女,运用RT-PCR、免疫组织化学染色和细胞原代培养等技术,从生化指标、骨量、蛋白和细胞层面上较系统地研究生长期下坡跑对去卵巢小鼠骨组织的影响,为青少年时期运动预防绝经后老年女性骨质疏松症的发生提供理论支持并为预防寻找一种有效的运动模式。本研究还将为生长期训练在停止一段时间后其作用效果仍然存在提供理论上的实验依据。研究方法:将80只4周龄C57BL/6雌性小鼠静养1周后随机分为5组:安静组(C组,n=16)、运动组(D组,n=16)、安静去卵巢组(C+OVX组,n=16)、安静假手术组(C+SHAM组,n=16)和运动去卵巢组(D+OVX组,n=16)。D组和D+OVX组在跑台上进行为期8周的下坡跑运动(0.8Km/h,40min/day,5d/week,跑台坡度为-9°)。8周后断颈椎处死D组和C组小鼠,取血清和相应骨组织检测实验所做指标。C+OVX组和D+OVX组小鼠在第8周后行去卵巢手术,C+SHAM组行假手术,术后静养6周。静养结束后处死三组小鼠进行取材,然后对相应实验指标进行测试(所测指标两次相同)。检测指标包括:每周固定时间对小鼠的体重以及摄食量进行称量;利用试剂盒和酶标仪检测血清中钙、磷和碱性磷酸酶(ALP)浓度;利用Hologic Discovery A骨密度仪扫描小鼠前肢骨BMD;利用RT-PCR技术检测骨中COL1基因的mRNA表达;利用石蜡切片和免疫组织化学染色方法检测骨基质中Ⅰ型胶原蛋白量;将股骨和胫骨骨髓腔中的骨髓间充质干细胞(MSCs)进行原代培养并诱导其向OB分化,利用结晶紫染色检测骨髓腔中总细胞数,利用ALP染色法检测MSCs的数量,利用Von Kossa染色检测诱导分化产生的OB成骨能力。实验结果:与C组相比,D组小鼠的体重增长速度慢、摄食量多,血清ALP浓度高(P<0.01)、血钙浓度低(P<0.05)、血磷浓度不存在差异(P>0.05),骨密度值高(P<0.05)、骨组织中COL1表达量明显要高(P<0.01)、骨基质中Ⅰ型胶原蛋白含量明显高、MSCs数量增多和OB染色面积大且均存在显著性差异。这表明生长期下坡跑训练对BMD、骨组织中COL1表达、骨Ⅰ型胶原蛋白、MSCs和OB有较好的促进作用,并且D组小鼠OB的成骨能力要强。与C+OVX组相比,D+OVX组小鼠的体重和摄食量不存在显著性差异、血清ALP浓度高(P<0.01)、血钙浓度低(P<0.05)、血磷浓度高(P<0.05),骨密度值高(P<0.05)、骨组织中COL1mRNA表达量明显要高(P<0.05)、骨组织中Ⅰ型胶原蛋白含量明显多、MSCs数量增加和OB染色面积大,并且OB的成骨能力明显要强。这表明生长期下坡跑运动对去卵巢静养6周后的小鼠BMD、骨组织中Ⅰ型胶原蛋白、MSCs和OB仍存在促进作用。与C+SHAM组相比,D+OVX组小鼠的体重和摄食量之间不存在差异,血钙和血磷浓度高(P<0.05)、血液ALP浓度降低(P<0.05). BMD平均值低但无差异、COL1表达量较低无差异、骨组织中Ⅰ型胶原蛋白量少、MSCs和OB数量少,OB成骨能力不存在差异;与C+SHAM组相比,C+OVX组小鼠的体重和摄食量之间亦不存在差异,血钙和血磷浓度高(P<0.01)、血液ALP浓度降低(P<0.05)、BMD值降低(P<0.01)、COL1表达量较低(P<0.01)、骨组织中Ⅰ型胶原蛋白量很少、MSCs和OB数量少,OB成骨能力降低:以上结果说明,去卵巢后由于雌激素缺乏,对骨组织中合成代谢产生重要影响。但生长期的下坡跑在一定程度上可以弥补去卵巢后雌激素缺乏对小鼠骨代谢产生的影响。C+OVX组与C组小鼠以及D+OVX组与D组比较均显示,去卵巢后,各种实验指标均出现非常明显的差异性变化,血钙和血磷浓度升高(P<0.01),血ALP浓度和BMD值降低(P<0.01),骨中COL1表达(P<0.01)和Ⅰ型胶原蛋白含量降低,MSCs和OB数量以及OB的成骨能力均出现显著性降低。去卵巢前后实验比较说明,去卵巢手术后小鼠雌激素缺乏对小鼠骨组织代谢产生重要的影响,引起各种骨试验指标向不利于骨健康的方向发展各种小鼠,导致骨吸收大于骨合成,易引起骨质疏松。结论:1下坡跑训练可明显阻止生长期小鼠体重的增加,并使摄食量增加;去卵巢可造成小鼠体重迅速增加。2下坡跑训练可增加小鼠骨组织对矿物质吸收,使血清中钙磷浓度降低,血清碱性磷酸酶浓度升高;去卵巢可使小鼠血清中钙磷浓度升高,碱性磷酸酶浓度下降。3跑台运动可提高小鼠骨合成代谢,使小鼠骨密度增加;去卵巢使骨分解代谢速率大大增加,导致骨密度出现显著下降。4生长期训练可增加小鼠骨髓间充质干细胞数量,其诱导分化产生的成骨细胞成骨能力增加;去卵巢可减少骨髓问充质干细胞数量和降低成骨细胞成骨能力。5生长期下坡跑训练可使COL1mRNA表达上调,成骨细胞合成分泌的Ⅰ型胶原蛋白增加;去卵巢可降低COL1mRNA表达,成骨细胞合成分泌的Ⅰ型胶原蛋白减少。6骨组织中的Ⅰ型胶原蛋白可增加矿物质在骨中沉积,增加骨密度,提高峰值骨量。7下坡跑运动是一种有效的健骨运动模式,能有效增加青少年的峰值骨量,对预防骨质疏松的发生具有重要意义。生长期下坡跑训练对去卵巢老年小鼠的作用影响仍然是存在的。
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