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运动对大鼠PBMC中TGFβ/BMP信号途径相关骨重塑基因的影响
发布日期:2018-04-04    来源:体育学刊   浏览次数:426
核心提示:摘要:测量生长期大鼠胫骨长度,胫骨近端厚度和宽度及BMD,检测PBMC中TGF/BMP信号相关骨重塑基因Hes1、Gpnmb、Col1a1和Mmp8mRNA表达,以探讨水平跑台
 
摘要:测量生长期大鼠胫骨长度,胫骨近端厚度和宽度及BMD,检测PBMC中TGFβ/BMP信号相关骨重塑基因Hes1、Gpnmb、Col1a1和Mmp8 mRNA表达,以探讨水平跑台训练后Hes1、Gpnmb、Col1a1和Mmp8 mRNA表达与骨重塑间的关系。结果显示,运动后大鼠胫骨形态及近端BMD变化均无统计学意义;而运动后大鼠PBMC中Hes1、Gpnmb和Col1a1mRNA表达上调,Mmp8 mRNA表达下调。表明运动后PBMC中Hes1、Gpnmb、Col1a1和Mmp8 mRNA表达变化比骨形态及骨密度等指标能更敏感地反应骨重塑状态,提示上述基因可作为反应运动对骨重塑影响的候选分子标记。
青春期是骨骼发育的关键时期,机械负荷是增加骨量最有效的方式之一。青春期适当参与运动是主动改善骨强度,进而提高峰值骨量的重要方式,运动不当则适得其反。能反映骨形成和骨吸收的分子标记在实时监测运动干预骨代谢变化中更占有优势。但体育锻炼等机械应力下能反映骨吸收和骨形成的分子标记尚待研究。β转化生长因子( transforminggrowth factor- beta,TGF-β)/骨形态发生蛋白( bone morphogenetic proteins,BMPs) 信号转导途径在骨及软骨的修复、成骨细胞和破骨细胞的分化增殖过程中发挥着极其重要的作用。转录抑制因子(Hairy and enhancer of split homolog-1,Hes1) [1,2]、非转移性黑色素瘤糖蛋白B (glycoprotein (transmembrane) nonmetastatic melanoma protein b,Gpnmb) 基因及其蛋白Osteoactivin(OA) [3-5]、Col1a1[6]和基质金属蛋白酶8(matrix metalloproteinase ,Mmp8)[7]参与TGFβ/BMPs信号途径,并对骨重塑起作用。Hes1可增强Runx2(成骨基因表达和成骨细胞分化的关键转录因子)的转录活性和蛋白质水平,调节成骨细胞分化 [8]。据公认, Gpnmb基因的蛋白OA在生理和病理条件下正调节成骨细胞的分化,是骨形成中有效刺激物[3,9,10]。同时已有研究表明OA也可调节破骨细胞形成和活性[11]。骨矿物质代谢基因Col1a1编码的Ⅰ型胶原是骨基质的主要成分,具有抵抗形变的功能[12,13]。Mmp8对 I型胶原和 II 型胶原的降解有很强的作用。
外周血单个核细胞 (peripheral blood mononuclear cell,PBMC) 主要指淋巴细胞和单核细胞。在合适的微环境下PBMC中的单核细胞能分化为破骨细胞;活化的T细胞等可分泌细胞因子影响破骨细胞及其前体细胞的活性[14]、改变成骨细胞(osteoblast,OB)和破骨细胞(osteoclast,OC)之间的平衡,从而影响骨代谢[15,16]。此外,血液中还存在着占单核细胞1-2%的、有分子标志的成骨细胞前体,其在青春期男性中的数量是成年个体的5倍[17]。目前关于运动影响PBMC中骨代谢相关基因的研究尚少。本文以2月龄雄性SD健康大鼠作为研究对象,经12周跑台训练,研究大鼠胫骨骨密度(bone mineral density,BMD)及形态学变化,分离大鼠PBMC并检测Hes1、Gpnmb、Col1a1和Mmp8基因的mRNA表达,寻找PBMC中对运动敏感的骨重塑基因,为运动健骨提供分子水平的依据。
作者:杨永杰
 
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