骨质疏松症（osteoporosis,OP）是一种系统性骨代谢疾病,其特征是骨组织结构恶化和骨密度降低,从而导致骨脆性增加。由骨质疏松症引起的疼痛给患者的生活带来了严重的负面影响,引发的骨质疏松性骨折更是大大增加了死亡风险,同时也给人类造成了重大的经济损失。然而目前还没有理想的防治手段。脉冲电磁场（Pulsed electromagnetic field,EMF）作为一种无创伤的的、安全的以及在研究和诊疗中广泛使用的物理治疗方法,被认为是防治骨质疏松症的有效方法之一。然而,脉冲电磁场的作用机制仍不明确,大大制约了其在临床治疗中的推广应用。本课题组前期已做了大量的研究基础,筛选出了脉冲电磁场能够促进大鼠成骨细胞矿化与成熟以及提高去势大鼠骨密度的最佳参数,包括频率、强度和作用时间等。因此本论文采用0.5 Hz 0.6 m T的低频脉冲电磁场研究了其促进骨形成与NO信号通路、多囊蛋白-1以及初级纤毛之间的关系,为脉冲电磁场治疗骨质疏松症提供一些相应的分子生物学依据。首先,为研究低频脉冲电磁场促进骨形成与NO信号通路之间的关系,本实验用50 Hz 0.6 m T PEMFs处理大鼠颅骨成骨细胞不同时间后,细胞培养液中NO含量显著升高,且i NOS、e NOS、p-e NOS、s GC以及PKG-1蛋白表达量亦明显增加,并引起PKG-1发生核转位,提示PEMFs促进骨形成可能与NO信号通路相关。随后,再用一氧化氮合酶抑制剂L-NAME对NO信号通路进行阻断,发现脉冲电磁场促进骨形成的能力明显被抑制。说明PEMFs在促进骨形成过程中,激活并依赖于NO信号通路。其次,为了研究PEMFs激活NO信号通路和促进骨形成是否与多囊蛋白-1存在联系。实验发现经PEMFs处理成骨细胞不同时间后,PC1的蛋白质表达量明显升高,提示PEMFs可刺激成骨细胞中PC1的表达。接着再用PC1 sh RNA质粒干扰PC1在成骨细胞中的表达,发现PEMFs不仅促进骨形成的能力受损,也不再能激活NO信号通路。说明PEMFs在促进骨形成的过程中,首先刺激了PC1的表达,进而激活整个NO信号通路。再次,为了研究NO信号通路、PC1以及初级纤毛在PEMFs促进骨形成中是否存在直接联系。本实验采用IFT88 sh RNA质粒干扰成骨细胞中初级纤毛的发现,发现PEMFs促进骨形成的能力受损,说明PEMFs促进骨形成需要初级纤毛的存在。此外,发现干扰初级纤毛后,PEMEFs不再能增加细胞培养液中NO的含量,PC1/NO信号通路相关蛋白PC1、i NOS、e NOS、p-e NOS、s GC以及PKG-1蛋白质表达量不再增加,i NOS、e NOS、s GC和PKG-1的m RNA表达不再被提高,并且PKG-1的核转位能力也消失。说明,PEMFs激活PC1/NO信号通路依赖于初级纤毛。同时,为了研究PC1/NO信号通路与初级纤毛纤毛之间是否存在直接联系。采用免疫荧光染色方法观察了PEMFs处理成骨细胞前后,PC1/NO信号通路的关键蛋白PC1、i NOS、e NOS、p-e NOS和s GC都位于初级纤毛内,PKG-1虽然正常情况下不在初级纤毛内,但当PEMFs处理成骨细胞90 min后也有部分蛋白会进入初级纤毛内。表明初级纤毛参与了脉冲电磁场促进成骨细胞矿化成熟的过程,并且PC1/NO信号通路的激活离不开初级纤毛,两者之间存在直接联系。最后,为了研究PEMFs对初级纤毛的形态是否有影响。本实验用50 Hz 0.6m T PEMFs处理大鼠颅骨成骨细胞不同时间后,免疫荧光染色方法观察到初级纤毛的长度明显变长,发生率显著增加,与初级纤毛相关的蛋白质IFT88和乙酰化α-tubulin的蛋白质表达量也明显增加,表明PEMFs促进骨形成的过程中,初级纤毛发生了动态变化。为了探讨纤毛长度的变化是否与NO信号通路相关,使用L-NAME对NO信号通路进行阻断,发现PEMFs不再能增加初级纤毛的长度,虽然对IFT88蛋白质的表达量并没有影响,但是乙酰化α-tubulin的蛋白质表达量却不再增加。提示PEMFs诱导的纤毛伸长可能与NO信号通路的激活密切相关。综上所述,50Hz 0.6m T PEMF通过激活PC1/NO信号途径促进成骨细胞矿化成熟,而此过程依赖于初级纤毛,表明PEMFs通过初级纤毛内的PC1/NO信号途径促进骨形成。此结果为初级纤毛是PEMFs促进骨形成感受器奠定了基础,也为PEMFs治疗骨质疏松症提供了相应的分子生物学依据。