不同方式运动对2型糖尿病小鼠骨形成代谢和骨髓间充质干细胞分化的影响

发布时间：2017-10-26 20:20

  本文关键词：不同方式运动对2型糖尿病小鼠骨形成代谢和骨髓间充质干细胞分化的影响

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【摘要】：背景：随着人们生活水平的提高,2型糖尿病(Type 2 diabetes mellitus, T2DM)患病率在全世界范围内逐渐升高。而骨是机体重要的器官,在机体内有保护、支撑、内分泌等重要作用。T2DM作为一种全身性代谢疾病,可使机体胰岛素抵抗、胰岛素分泌缺陷,进而使骨吸收大于骨形成,骨量减少,造成骨质疏松。合理的运动可以调节骨代谢,增加骨密度和骨量。但运动调节T2DM骨代谢的具体机制尚不清楚。而骨髓间充质干细胞(Bone marrow mesenchymal stem cells, BMSCs)在T2DM骨代谢中有重要作用,T2DM可通过介导Wnt/β-catenin通路相关因子、脂肪细胞相关因子,调节BMSCs向成骨细胞、脂肪细胞分化。研究证实T2DM患者骨髓内脂肪细胞增多,导致骨量下降,引发骨质疏松。但是关于运动是否影响BMSCs向成骨细胞分化和脂肪细胞分化,研究还不清楚。因此本文首先构造了T2DM小鼠模型,并实施了不同方式的运动,以探索T2DM对小鼠骨代谢、不同方式运动对T2DM小鼠骨代谢的影响及其生物机制。目的：研究T2DM小鼠骨代谢情况且对比不同运动方式(下坡跑和游泳)对T2DM小鼠BMSCs向脂肪细胞和成骨细胞分化的影响,从而探究T2DM和运动对骨组织、骨代谢的影响及其机制。方法：80只4周龄小鼠C57BL/6,首先高脂膳食以及STZ注射造成T2DM模型,成功后随机分为4组：正常安静组(ZC),T2DM安静组(TC)、T2DM游泳组(TS)、T2DM下坡跑组(TD)。8周运动后,检测骨密度、肱骨长度、宽度；检测Wnt/p-catenin通路相关因子mRNA的表达和蛋白的表达；观察BMSCs向成骨细胞和脂肪细胞分化后染色情况。结果：(1)与ZC组,TC组小鼠体重显著增加(P0.01)；与TC组相比,TS组、TD组体重显著减少(P0.01)。(2)与ZC组相比,TC组小鼠皮质骨和松质骨骨密度都显著下降(P0.01)；与TC组相比,TD组小鼠松质骨骨密度都显著增高(P0.01)。(3)与ZC组,TC组小鼠肱骨近端矢状面宽度(P0.01)、肱骨近端冠状面宽度(P0.05)显著性上升；与TC组相比,TD组小鼠肱骨长度显著增高(P0.01)。(4)与ZC组相比,TC组小鼠Wnt3amRNA(P0.05)、LRP5 mRNA(P0.01)、DVL mRNA(P0.05)、β-catenin mRNA(P0.05)、Runx2 mRNA(P0.05)的表达显著降低,CEBP/β mRNA(P0.05)、 PPARγmRNA(P0.05)的表达显著升高；与TC组相比,TD组小鼠Wnt3a mRNA(P0.05), LRP5 mRNA (P0.05)、DVLmRNA(P0.05)、β-catenin mRNA(P0.05)、Runx2 mRNA(P0.01)的表达显著升高,CEBP/β mRNA(P0.05)、PPARy mRNA(P0.05)的表达显著降低。(5)与ZC相比,TC组β-catenin蛋白表达量显著降低(P0.05)；与TC组相比,TD组β-catenin蛋白表达量显著增高(P0.05)。(6)与ZC组相比,成骨分化ALP染色后,TC组颜色比ZC组浅；与TC组比,TS组、TD组颜色依次加深；与ZC组相比,成脂分化油红O染色后,TC组脂肪细胞比正常组多,与TC组比,TS、TD组依次减少。结论：(1)T2DM小鼠骨密度降低；(2)T2DM使小鼠BMSCs成脂分化、成骨分化失衡,抑制成骨分化；(3)下坡跑运动使T2DM小鼠骨密度明显增加；(4)下坡跑运动可通过上调Wnt/β-catenin信号通路中各因子基因表达、下调脂肪相关因子的表达,促进BMSCs向成骨分化,抑制其脂肪细胞分化,且这种效果比游泳运动更明显。
【关键词】：下坡跑 游泳运动 骨代谢 骨形成 骨髓间充质干细胞分化
【学位授予单位】：华东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：G804.2
【目录】：

• 论文摘要6-8
• ABSTRACT8-13
• 第一部分 文献综述13-28
• 1 T2DM与骨质疏松13-15
• 1.1 T2DM对骨量和骨微细结构的影响13-14
• 1.2 T2DM对骨基质的影响14-15
• 1.3 T2DM药物对骨量的影响15
• 2 T2DM致骨质疏松的机制15-16
• 3 T2DM对骨形成代谢的影响16-25
• 3.1 T2DM对成骨细胞的影响17
• 3.2 T2DM对BMSCs分化的影响17-25
• 3.2.1 T2DM对BMSCs成脂分化的影响18-25
• 3.2.1.1 BMP信号通路19-20
• 3.2.1.2 Hedgehog信号通路20-21
• 3.2.1.3 Wnt信号通路21-24
• 3.2.1.4 PPAR24-25
• 3.2.2 T2DM对BMSCs成骨分化的影响25
• 4 不同方式运动对T2DM小鼠骨形成代谢的影响25-28
• 4.1 不同方式运动对T2DM小鼠骨密度的影响25-26
• 4.2 不同方式运动对T2DM小鼠BMSCs成骨分化和成脂分化的影响26-28
• 第二部分 实验研究28-49
• 1 实验目的28
• 2 实验材料和方法28-39
• 2.1 实验对象及分组28
• 2.2 高脂膳食的配方28
• 2.3 T2DM小鼠造模方法及分组28-29
• 2.4 运动方案29
• 2.5 取材29-30
• 2.6 主要仪器及试剂30-32
• 2.7 实验指标与方法32-38
• 2.7.1 体重32
• 2.7.2 骨密度测量32
• 2.7.3 肱骨骨长度和宽度的测量32
• 2.7.4 运动后小鼠骨组织相关基因表达检测32-35
• 2.7.5 Webstern Blotting检测相关基因的蛋白表达35-37
• 2.7.6 细胞培养与分化37-38
• 2.8 数据分析38-39
• 3 实验结果39-43
• 3.1 不同方式运动对T2DM小鼠体重的影响39
• 3.2 不同方式运动对T2DM小鼠骨密度的影响39-40
• 3.3 不同方式运动对T2DM骨长度、宽度的影响40-41
• 3.4 不同方式运动对T2DM小鼠基因表达的影响41
• 3.5 不同方式运动对2型糖尿病小鼠相关蛋白表达的影响41-42
• 3.6 不同方式运动对T2DM小鼠BMSCs成骨分化的影响42-43
• 3.7 不同方式运动对T2DM小鼠BMSCs成脂分化的影响43
• 4 分析与讨论43-47
• 4.1 不同方式运动对T2DM小鼠体重的影响43-44
• 4.2 不同方式运动对T2DM小鼠骨密度的影响44
• 4.3 不同方式运动对T2DM小鼠骨长度、宽度的影响44-46
• 4.4 不同方式运动对T2DM小鼠相关细胞因子表达的影响46-47
• 4.5 不同方式运动对T2DM小鼠BMSCs成骨分化、成脂分化的影响47
• 5 结论47-49
• 参考文献49-61
• 附录1 缩略词61-62
• 附录2 动物实验伦理审查表62-65
• 后记65

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本文编号：1100293