低频脉冲电磁场对大鼠成骨细胞骨形成的影响及作用机制

目的 观察低频脉冲电磁场(PEMFs)对大鼠成骨细胞(ROBs)骨形成的影响,探讨了环磷酸腺苷(cAMP)/蛋白激酶A(PKA)/环磷腺苷效应结合蛋白(CREB)信号通路的作用机制。方法 取新生Wistar大鼠颅骨,通过多次酶消化法获得ROBs并进行传代融合。采用50 Hz 0.6 mT PEMFs处理3、6、9 d后,检测ROBs内的碱性磷酸酶(ALP)浓度;处理0、15、30、60、90、120 min后,检测ROBs内骨形成相关因子(RUNX2)和成骨相关转录因子(OSX)蛋白表达,cAMP浓度,p-PKA、p-CREB和CREB蛋白表达。观察p-CREB核转位情况。采用RNA干扰法干扰IFT88后,检测ROBs内RUNX2、OSX、p-PKA和p-CREB蛋白表达情况。结果 PEMFs处理ROBs 3、6、9 d后,ALP活性值分别为24.356±4.911、37.688±2.151和39.922±5.486,均明显高于相应对照组的18.531±2.401(P=0.0121)、33.675±4.366(P=0.0324)和36.574±1.339(P=0.0134)。PEMFs处理30(P=0.0042和P=0.0058)、60(P=0.0097和P=0.0079)、90 min(P=0.0083和P=0.0098)时,ROBs内的RUNX2和OSX活性均显著高于未处理组;PEMFs处理30(P=0.0012) 和60 min(P=0.0035)时,ROBs内的cAMP浓度明显高于未处理时;PEMFs处理15(P=0.0018)、30(P=0.0087)、90(P=0.0250)和120 min(P=0.0350)时,ROBs内的p-PKA水平明显高于未处理组;PEMFs处理15(P=0.0075)、30(P=0.0017)、60(P=0.0074)和90 min(P=0.0096)时,ROBs内的p-CREB水平明显高于未处理组。PEMFs处理ROBs 15 min后,CREB发生磷酸化并聚集于细胞核内。将PKA、p-PKA与初级纤毛共定位染色,结果发现p-PKA定位于初级纤毛上。RNA 干扰去除初级纤毛后,干扰组的p-PKA(F=78.602,P=0.0270)和p-CREB(F=76.082,P=0.0089)蛋白表达量及RUNX2(F=41.064,P=0.0230)和OSX(F=57.524,P=0.0310)蛋白表达量均明显低于未干扰组。结论 PEMFs可能是通过初级纤毛相关的cAMP/PKA/CREB信号通路促进ROBs骨形成。

Effect of Low-frequency Pulsed Electromagnetic Fields on Bone Formation in Rat Osteoblasts and Its Mechanism