电磁场激活的信号通路网络调控促增殖成骨分化效应的实验研究

以往认为电磁场促成骨和细胞增殖效应的机制主要是电磁场促进了促成骨、促增殖等相关基因的表达乃至细胞因子的释放，但电磁场是如何促进这些效应的发生仍然缺乏依据。我们的研究发现电磁场可以激活多个信号通路，如cAMP-PKA，ERK1/2, P38等，并且这些信号分子的激活同电磁场的促成骨和增殖效应等密切相关。我们认为细胞因子等的释放只是电磁场效应的中间环节，电磁场首先作用于信号通路，引起信号通路的激活，通过信号通路的传播和放大效应最终才导致了促成骨和增殖效应。本项目通过蛋白质芯片技术或高通量信号通路筛选试剂盒等筛查出电磁场激活的信号通路或酶，然后通过通路阻滞剂等研究激活的信号通路或酶在电磁场促成骨和增殖中的重要性，各激活酶之间的相互联系等，并着重探讨电磁场激活的信号通路及同其效应之间的关系，希望找到电磁场作用的特异性的信号通路或酶，为在分子水平解释电磁场的促成骨和增殖效应奠定基础。

研究背景：电磁场作为一种非侵入性的方法治疗骨折不愈合及延迟愈合效果明显，但其具体的生物学效应机制目前仍不清楚。. 研究方向：电磁场激活或抑制的细胞内信号通路转导促进骨髓间充质干细胞、成骨细胞增殖，诱导骨髓间充质干细胞向成骨方向分化的机理。. 主要内容：1、骨髓间充质干细胞（BMSC）体外培养，表面标志鉴定及三系分化（成脂分化，成骨分化，成软骨分化）,电磁场（EMF）刺激下BMSC生长曲线的测定和细胞活力的检测。2、成骨细胞(Osteoblast)的体外培养及特征性染色，电磁场刺激下成骨细胞生长曲线的测定和细胞活力的检测。3、在不同磁场参数下（不同频率，不同作用时间长度等）观察电磁场对BMSC细胞活力、增殖、成骨方向分化的影响。4、探究50Hz,1mT 正弦波电磁场对成骨细胞、BMSC增殖和成骨相关基因表达的影响，以及对两种细胞共培养时成骨相关基因表达的影响。5、研究正弦波电磁场对骨肉瘤细胞（MG-63）增殖的影响。6、研究高糖环境下电磁场对BMSC成骨、成脂方向分化的效应及机制。7、研究MEK/ERK通路在电磁场诱导BMSC成骨分化中发挥的作用。8、研究正弦波电磁场对地塞米松干预下骨髓间充质干细胞增殖，成骨、成脂方向分化的影响，探究可能的信号通路方面的机制。9、研究正弦波电磁场对IL-6和TNF-ɑ干预下骨髓间充质干细胞成骨分化的影响。.　　重要成果：BMSC分离培养、表面标志鉴定及三系分化鉴定后，进一步研究电磁场发挥效应相关参数及不同参数的电磁场对BMSC增殖和分化的影响，明确了MEK/ERK和P38信号通路影响并参与电磁场的效应。.　　科学意义：电磁场对骨髓间充质干细胞的增值、分化作用及其最佳参数被阐明，为电磁场的临床应用提供理论基础。