Wnt/Ca2+信号通路在脉冲电磁场治疗骨质疏松性骨折中的作用机制研究

Osteoporotic fracture presents increased incidence, impaired healing, and poor prospect of recovery. Improvement of the current practice is imminently needed. Pulsed electromagnetic field (PEMF) is proven to enhance fracture healing and stimulate bone formation in osteoporosis. Based on previous studies, the applicants aim to evaluate the effect of PEMF on osteoporotic fracture healing in animal models. Besides, the effect of PEMF on bone marrow mesenchymal stem cells (BMSCs) harvested from osteoporotic animals will be analyzed in terms of cell proliferation, differentiation, and the involvement of Wnt/Ca2+ signaling pathway. The current study will provide evidence for the application of PEMF on osteoporotic fracture patients, leading to a faster healing and better clinical outcome. The revealed function of Wnt/Ca2+ signaling pathway during PEMF stimulated BMSCs proliferation and differentiation will shed lights on the underlying mechanism of electric-bio signal transduction, and hence provide a new research direction.

骨质疏松性骨折具有发病率高、愈合缓慢等特点，改进其治疗现状迫在眉睫。脉冲电磁场（PEMF）具有促进骨折愈合、治疗骨质疏松的双重作用。项目申请人在前期研究的基础上，拟在动物模型上探讨PEMF对骨质疏松性骨折愈合的作用，并以骨质疏松动物的骨髓间充质干细胞（BMSCs）为靶细胞，通过体外试验来研究PEMF对BMSCs增殖和分化的调控作用，并分析其中Wnt/Ca2+信号通路的作用机制，旨在揭示PEMF作用于骨质疏松性骨折愈合的潜在机制。研究成果有望改进现有骨质疏松性骨折治疗的策略、加快骨折愈合速度、改善预后，具有良好的社会效益和经济效益。此外，本研究中针对Wnt/Ca2+信号通路的研究还为进一步揭示PEMF的生物信号传导及效应机制提供了新的研究方向。

骨质疏松性骨折具有发病率高、愈合缓慢、康复预期差等特点，改进其治疗现状迫在眉睫。脉冲电磁场（PEMF）具有促进骨折愈合、治疗骨质疏松的双重作用。本项目团队在前期研究的基础上，通过动物实验探讨PEMF对骨质疏松性骨折愈合的作用，并以骨质疏松动物的骨髓间充质干细胞（BMSCs）为靶细胞，通过体外实验来研究PEMF对BMSCs增殖和分化的调控作用，并分析其中Wnt/Ca2+信号通路的作用机制。研究结果表明，PEMF可以促进骨质疏松性骨折的愈合、促进骨痂形成和矿化，并获得更为理想的生物力学效果；在动物实验中，PEMF可上调骨质疏松性骨折愈合过程中Wnt5a和β-catenin的表达，但对Wnt/Ca2+信号通路中其他相关因子的表达没有影响；在体外实验中，PEMF干预可以促进骨质疏松大鼠BMSCs的增殖和成骨分化，并上调Wnt5a和β-catenin的表达，但对Wnt/Ca2+信号通路中其他相关因子的表达没有影响。本研究结果证实了PEMF对骨质疏松性骨折的愈合具有促进作用，有望为现有的骨质疏松性骨折临床治疗策略提供补充，从而加快骨折愈合速度、改善预后，具有良好的社会效益和经济效益。本研究证实了PEMF可影响骨质疏松性骨折愈合过程中Wnt5a和β-catenin等基因的表达，但未能证实PEMF系通过调控Wnt/Ca2+信号通路来发挥其生物学作用，PEMF的具体作用机制有待进一步研究。