【摘要】：背景：运动能促进骨生长,影响骨代谢。不同方式运动对骨密度的影响及成骨细胞作用的机制一直是研究热点之一。Notch信号通路作为参与骨细胞增殖、分化过程的关键信号通路,一直广受关注。但其研究多集中在医学领域,关于运动干预下骨组织中Notch信号通路的激活及调控骨代谢的作用机制研究还未见报道。医学研究发现：Notch信号通路在BMP9诱导间充质干细胞的成骨分化的过程中发挥重要调控作用；对成骨细胞施加流体剪切力刺激,可上调Notch信号通路关键因子表达,激活Notch信号通路。同时运动与肌肉、脑组织中Notch信号通路相关研究表明,运动能够激活肌肉、脑组织中Notch信号通路,影响目标基因的表达。所以研究Notch信号通路在不同方式运动促进骨生长的调控机理,可以为运动调控骨代谢提供新证据,为青少年健骨提供的理论依据。目的：本研究对生长期小鼠进行不同方式的运动干预,即研究下坡跑运动、平坡跑运动和游泳运动对生长期小鼠骨密度、骨矿物质含量及骨代谢关键因子表达的影响,利用RT-PCR、硬组织切片、免疫组织化学、原代MSCs增殖和分化等多种技术从细胞、蛋白、mRNA.骨量等层面,对不同方式的运动调控生长期小鼠成骨细胞增殖和分化、影响骨代谢及Notch信号通路关键因子表达情况的生物学机制进行研究,为不同方式运动调控骨代谢提供新证据,为促进青少年骨生长发育提供科学的依据,丰富运动健骨理论。方法：24只处于生长期的4周龄C57 BL/6型小鼠,安静状态下饲养七天,随机分为4组：下坡跑台组(DT组,n=6)、平坡跑台组(T组,n=6)、游泳组(S组n=6)、安静对照组(C组,n=6)。训练方案如下：下坡跑台组训练时,跑台速度设定为0.8km/h,坡度设定为-9°；平坡跑台组训练时,速度为0.8km/h,坡度设定为水平；游泳组训练在水深约40cm、水温30℃+2℃环境中进行,用工具拨动静止不动的小鼠进行游泳训练。训练时间定为每天下午18：00开始,持续40分钟,每周训练5次,共8周。训练结束后,利用原子吸收法测胫骨骨矿物质含量；双能X射线测肱骨远端骨密度；RT-PCR检测股骨中BMP9、Notch1、 Notch2、Jagged1、Delta1、PS1、APH1、HES1等mRNA表达；ALP染色法检测成骨细胞ALP活性,Von Kossa染色检测成骨细胞矿化能力；免疫组织化学技术检测Notch信号通路中Notch1受体胞内活化片段(NICD)的表达情况。结果：1、与安静组(C组)相比,下坡跑台组(DT组)、平坡跑台组(T组)和游泳运动组(S组)小鼠体重没有显著差异(P0.05)。2、双能X射线检测肱骨远端骨密度结果显示：运动促进小鼠骨密度增强,其中下坡运动效果最为显著。与C组相比,T组和S组小鼠骨密度都显著性增强(P0.05),DT组小鼠骨密度极显著性增强(P0.01)。3、原子吸收法检测胫骨骨矿物质含量结果表明：运动能增加小鼠骨组织中钙、磷含量,其中下坡跑运动效果最显著,游泳运动效果不明显。与C组相比,DT组、T组和S组小鼠骨矿含量升高,DT组升高程度极显著(P0.01)。4、运用RT-PCR方法检测股骨中BMP9、Notch1、Notch2、Jaggedl、Deltal、 PS1、APH1、HES1等mRNA表达,发现：不同方式运动上调骨组织BMP9、Jaggedl、Notch1、PS1、APH1、HES1等mRNA的表达水平。5、利用免疫组织化学技术检测Notch1受体胞内活化片段(NICD)的表达情况,结果表明：DT组和T组小鼠骨组织中Notch1受体胞内片段(NICD)的相对表达量显著高于C组和S组(P0.05)6、骨髓间充质干细胞(MSCs)体外增殖和分化情况比较,发现：T组和S组成骨细胞ALP活性比DT组高,C组ALP活性最低；而成骨细胞矿化能力比较：DT组最高、T组次之、C组最弱。结论：1、跑台运动能够显著上调Notch信号通路中配体Jagged1、受体Notch1、γ-分泌酶及目标基因Hes1的表达,激活骨组织中Jagged1/Notch1-Hes1信号通路,并且下坡跑运动能高度激活Jagged1/Notch1-Hes1信号通路。2、运动促进间充质干细胞诱导分化为成骨细胞,增加成骨细胞数量,增强成骨能力,其中下坡跑运动对增强成骨细胞成骨能力最有效；游泳运动虽能促进成骨细胞增殖,但对成骨细胞的分化成熟及提高成骨能力影响不明显。3、运动能显著增加生长期小鼠的骨矿物质含量,增强骨密度,且下坡跑运动效果更显著。4、运动促进骨生长的机制之一可能是：运动上调骨组织中BMP9的表达,提高Notch1、Jagged1、PS1和APH1表达水平,激活Jagged1/Notch1-Hes1信号通路,作用于目标基因,诱导成骨细胞增殖分化,提高骨矿物质含量及增强骨密度,进而影响骨生长。
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【学位授予单位】：华东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：G804.7
【参考文献】
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