运动对老年性骨质疏松小鼠Wnt信号传导通路的影响

本课题在我们前期有关运动调节对骨质疏松大鼠的雌激素、细胞因子及OPG-RANKL-RANK通路的基础上，进一步探讨运动对老年性骨质疏松小鼠成骨细胞的分化、发育、增殖中起着关键性作用Wnt信号传导通路的影响。.课题拟采用在体与离体实验相结合的方法进行研究。在体实验以快速老化小鼠（SAMP6）作为老年性骨质疏松动物模型，离体实验采用成骨细胞加压运动的培养方法，通过检测成骨细胞Wnt、LRP-5以及?－catenin的蛋白及基因表达，探讨不同运动时间、不同运动强度对老年性骨质疏松小鼠成骨细胞中Wnt信号传导通路变化规律的影响。.Wnt信号传导通路是细胞发育和生长调节的关键途径，也是非常重要的骨代谢调控途径。其中，Wnt、LRP-5以及?－catenin又是此通路的关键环节。以Wnt信号传导通路为切入点将有可能从分子水平部分揭示运动防治老年性骨质疏松的机理，因而，本项目研究具有非常重要的理论意义。

随着社会老龄化问题日渐突出，作为老年性疾病之一的骨质疏松症成为亟待解决的问题。运动是防治骨质疏松的有效手段之一，但是运动防治老年骨质疏松症的作用机制至今仍未阐明，因此本课题组采用了快速老化小鼠（SAMP6）作为老年性骨质疏松动物模型，以Wnt信号传导通路为切入点，研究运动防治老年骨质疏松的机理以及该通路在其过程中的作用。本课题组采用了在体和离体相结合的方法对上述问题进行了研究。在体动物实验研究中，本研究团队采用了不同的运动强度和时间对SAMP6小鼠进行了跑台运动训练干预。结果显示跑台运动训练可以提高小鼠的骨密度和骨强度，从而达到防治骨质疏松的作用。进一步探索其机理时发现运动可以增加骨矿化速率和骨生成率，同时上调Wnt信号传导通路，这可能是运动防治骨质疏松的重要机理之一。另外，我们还发现，中等强度跑台运动防治骨质疏松的效果最好，低强度运动的效果不如中等强度，而高强度运动甚至还会引起骨量的丢失，但可以在一定程度上保持起骨强度。在时间效应上，9周运动训练的效果好于5周的运动训练。为了验证运动中的机械应力对骨生成的作用以及机理，在离体细胞研究中，本课题组对成骨细胞（MC3T3-E1、C57BL/6小鼠成骨细胞）进行机械应力（包括牵张应力、压应力）干预。结果显示：牵张应力和压应力均可以促进成骨细胞的分化，其效果依赖于机械应力的强度、时间和细胞类型等因素。过高的机械应力促成骨分化作用不明显，甚至会引起成骨细胞凋亡率的上升。Wnt信号转导通路在机械应力促成骨分化的过程中扮演了非常重要的角色。在体动物实验和离体细胞实验的结果均提示，运动或机械应力干预可以促进成骨分化、增加骨生成，从而提高骨密度和骨强度，达到防治骨质疏松的作用，且该作用一定程度上依赖于强度、时间、动物品系、细胞类型等因素。Wnt信号传导通路介导了运动（或机械应力）防治骨质疏松的作用，并在该过程中扮演了非常重要的角色。本研究结果从分子水平部分揭示运动防治老年性骨质疏松的机理，对指导运动防治老年骨质疏松具有非常重要的理论意义。