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中华口腔医学研究杂志(电子版)

中华口腔医学研究杂志(电子版) ›› 2011, Vol. 5 ›› Issue (01) : 44 -51. doi: 10.3877/cma.j.issn.1674-1366.2011.01.007

基础研究

抑制细胞骨架改建对流体剪切力作用下成骨细胞增殖与分化影响研究
邵敏锋1, 徐亚娟1, 向映辉1, 李友瑞1, 张艺平1, 陈睿1, 付强1,†()   
  1. 1.510055 广州，中山大学光华口腔医学院·附属口腔医院·口腔医学研究所
  • 收稿日期:2010-07-29 出版日期:2011-02-01
  • 通信作者: 付强
  • 基金资助:
    广东省科技计划（2009B050700027）广东省自然科学基金（10151008901000140）

Effects of cytoskeleton reorganization inhibition on the proliferation and differentiation of osteoblasts under fluid shear stress

Min-feng SHAO1, Ya-juan XU1, Ying-hui XIANG1, Yourui LI1, Yi-ping ZHANG1, Rui CHEN1, Qiang FU1,†()   

  1. 1.Guanghua School of Stomatology， Institute of Stomatological Research， Sun Yat-sen University， Guangzhou 510055， China
  • Received:2010-07-29 Published:2011-02-01
  • Corresponding author: Qiang FU
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引用本文：

邵敏锋, 徐亚娟, 向映辉, 李友瑞, 张艺平, 陈睿, 付强. 抑制细胞骨架改建对流体剪切力作用下成骨细胞增殖与分化影响研究[J/OL]. 中华口腔医学研究杂志(电子版), 2011, 5(01): 44-51.

Min-feng SHAO, Ya-juan XU, Ying-hui XIANG, Yourui LI, Yi-ping ZHANG, Rui CHEN, Qiang FU. Effects of cytoskeleton reorganization inhibition on the proliferation and differentiation of osteoblasts under fluid shear stress[J/OL]. Chinese Journal of Stomatological Research(Electronic Edition), 2011, 5(01): 44-51.

目的

探讨RNA 干扰抑制细胞骨架改建对流体剪切力（FSS）下成骨细胞增殖和分化的影响。

方法

对小鼠颅骨分离的成骨细胞分别给予RNA 干扰、阴性RNA 干扰两种处理后，进行FSS 加载或不加载。 分别应用噻唑蓝（MTT）比色法观测细胞增殖、检测细胞碱性磷酸酶（ALP）活性、采用流式细胞仪检测细胞周期，并进行统计分析。

结果

在无FSS 加载条件下，单纯应用RNA 干扰方法抑制细胞骨架改建，并不能促进成骨细胞的细胞周期中处于S 期的细胞百分比［（3.600±0.447）%与（3.420±0.217）%，t=-0.810，P＞0.05］、成骨细胞增殖性能（0.208±0.724 与0.211±0.044，t=0.251，P＞0.05）及ALP 活性（0.095 ± 0.001 与0.090 ± 0.020，t=-1.857，P＞0.05）增高；FSS 能使成骨细胞的细胞周期中处于S 期的细胞百分比［（11.110 ±3.840）%＞（3.420±0.217）%，t=-4.460，P＜0.05］、成骨细胞的增殖性能（0.336±0.029 ＞0.211 ±0.044，t=-13.878，P＜0.05）及ALP 的活性（0.110 ± 0.010 ＞0.090 ± 0.012，t=-7.937，P＜0.05）增高；RNA 干扰处理可显著提高FSS 下的细胞周期中处于S 期的细胞百分比［（25.140 ±3.329）% ＞（3.600±0.447）%，t=-14.339，P＜0.05］、成骨细胞增殖性能（0.480±0.953 ＞0.208±0.724，t=-13.454，P＜0.05）及ALP 活性（0.140 ± 0.006 ＞0.095 ± 0.001，t=-7.384，P＜0.05）。抑制细胞骨架改建与FSS 作用两因素对提高成骨细胞的细胞周期中处于S 期的细胞百分比（F=240.125，P＜0.05）、成骨细胞增殖性能（F=44.550，P＜0.05）及ALP 活性（F=13.798，P＜0.05）存在正交互作用。

结论

采用RNA 干扰抑制细胞骨架改建，可以促进FSS 作用下成骨细胞的增殖和分化。

关键词: 流体剪切力, 细胞骨架, 成骨细胞, RNA 干扰

Objective

The study aimed at investigating the effects of cytoskeleton reorganization inhibition with RNA interference （RNAi） on cell proliferation and differentiation of osteoblasts under fluid shear stress （FSS）.

Methods

Mouse primary osteoblasts were cultured and treated with or without LIMK2 specific siRNA， and then loaded or unloaded under FSS. MTT assay， alkaline phosphatase （ALP） activity measurement and cell cycle analysis were conducted to evaluate their effects on cell proliferation and differentiation.

Results

Treated with RNAi only， osteoblasts of each group free of FSS showed no significant difference on the percentage of S-phase cells ［（3.600±0.447）% and （3.420±0.217）%， t=-0.810， P＞0.05］， the proliferation viability （0.208 ± 0.724 and 0.211± 0.044， t=0.251， P＞0.05） and the ALP activity （0.095 ± 0.001 and 0.090 ± 0.020，t=-1.857，P＞0.05）. Without effects of RNAi， FSS up-regulated the percentage of S-phase cells ［（11.110 ± 3.840）% ＞（3.420 ± 0.217）%， t=-4.460， P＜0.05］， the proliferation viability （0.336 ± 0.029 ＞0.211 ± 0.044， t=-13.878， P＜0.05） and the ALP activity （0.110 ±0.010 ＞0.090±0.012， t=-7.937， P＜0.05） of osteoblasts. And after the cytoskeleton reorganization inhibited with RNAi， the percentage of S-phase cells ［（25.140 ± 3.329）% ＞（3.600 ± 0.447）%，t=-14.339， P＜0.05］， the proliferation viability （0.480 ± 0.953 ＞0.208 ± 0.724， t=-13.454， P＜0.05） and the ALP activity（0.140±0.006 ＞0.095±0.001， t=-7.384， P＜0.05） of cells under FSS had significantly increased. There was a synergistic effect of cytoskeleton reorganization inhibition with RNA interference and fluid shear stress on the percentage of S-phase cells （F=240.125，P＜0.05）， the proliferation viability （F=44.550， P＜0.05）， and as well as the ALP activity （F=13.798， P＜0.05）.

Conclusion

Current findings illustrated that cytoskeleton reorganization inhibition with RNA interference promoted the proliferation and differentiation of osteoblasts under fluid shear stress.

Key words: Fluid shear stress, Cytoskeleton, Osteoblasts, RNA interference
图1 1 ～4 组S 期细胞百分比
图2 组1（NC RNAi 不加载组）流式细胞仪分析成骨细胞的细胞周期分布情况
图3 组2（NC RNAi 加载组）流式细胞仪分析成骨细胞的细胞周期分布情况
图4 组3（RNAi 干扰不加载组）流式细胞仪分析成骨细胞的细胞周期分布情况
图5 组3（RNAi 干扰加载组）流式细胞仪分析成骨细胞的细胞周期分布情况
图6 1 ～4 组成骨细胞增殖功能的吸光度
图7 1 ～4 组碱性磷酸酶活性测定的吸光度
1
Pavalko FM， Chen NX， Turner CH， et al. Fluid shear-induced mechanical signaling in MC3T3-E1 osteoblasts requires cytoskeleton-integrin interactions. Am J Physiol， 1998，275（6 Pt 1）：C1591-C1601.
2
Takai E， Costa KD， Shaheen A， et al. Osteoblast elastic modulus measured by atomic force microscopy is substrate dependent. Ann Biomed Eng， 2005，33（7）：963-971.
3
Fu Q， Wu C， Shen Y， et al. Effect of LIMK2 RNAi on reorganization of the actin cytoskeleton in osteoblasts induced by fluid shear stress.J Biomech， 2008，41（15）：3225-3228.
4
张艺平，覃峰，吴昌敬，等. 沉默LIMK2 基因对成骨细胞c-fos 基因力学敏感性的影响. 中华医学杂志， 2009，89（44）：3143-3146.
5
吴昌敬. 抑制细胞骨架改建对流体剪切力诱导成骨细胞cox-2 基因的影响. 广州：中山大学， 2009.
6
Kido S， Kuriwaka-Kido R， Imamura T， et al. Mechanical stress induces Interleukin-11 expression to stimulate osteoblast differentiation.Bone， 2009，45（6）：1125-1132.
7
McGarry JG， Klein-Nulend J， Mullender MG， et al. A comparison of strain and fluid shear stress in stimulating bone cell responses--a computational and experimental study. FASEB J， 2005，19（3）：482-484.
8
Takai E， Costa KD， Shaheen A， et al. Osteoblast elastic modulus measured by atomic force microscopy is substrate dependent. Ann Biomed Eng， 2005，33（7）：963-971.
9
Jaasma MJ， Jackson WM， Keaveny TM. The effects of morphology，confluency，and phenotype on whole-cell mechanical behavior. Ann Biomed Eng， 2006，34（5）：759-768.
10
Nomura S， Takano-Yamamoto T. Molecular events caused by mechanical stress in bone. Matrix Biol， 2000，19（2）：91-96.
11
Clarke B. Normal bone anatomy and physiology. Clin J Am Soc Nephrol， 2008，3（Suppl 3）：S131-S139.
12
Rosenberg N.The role of the cytoskeleton in mechanotransduction in human osteoblast-like cells. Hum Exp Toxicol， 2003，22（5）：271-274.
13
McGarry JG， Klein-Nulend J， Prendergast PJ. The effect of cytoskeletal disruption on pulsatile fluid flow-induced nitric oxide and prostaglandin E2 release in osteocytes and osteoblasts. Biochem Biophys Res Commun， 2005，330（1）：341-348.
14
Lee DY， Yeh CR， Chang SF， et al. Integrin-mediated expression of bone formation-related genes in osteoblast-like cells in response to fluid shear stress： roles of extracellular matrix， Shc， and mitogen-activated protein kinase. J Bone Miner Res， 2008，23（7）：1140-1149.
15
Forgacs G. On the possible role of cytoskeletal filamentous networks in intracellular signaling： an approach based on percolation. J Cell Sci，1995，108（Pt 6）：2131-2143.
16
Traub O， Monia BP， Dean NM， et al. PKC-epsilon is required for mechano-sensitive activation of ERK1/2 in endothelial cells. J Biol Chem， 1997，272（50）：31251-31257.
17
Zambuzzi WF， Bruni-Cardoso A， Granjeiro JM， et al. On the road to understanding of the osteoblast adhesion： cytoskeleton organization is rearranged by distinct signaling pathways. J Cell Biochem， 2009，108（1）：134-144.
18
Ingber DE. TensegrityⅡ. How structural networks influence cellular information processing networks. J Cell Sci， 2003，116 （Pt 8）：1397-1408.
19
Lee YC， Huang CF， Murshed M， et al. Src family kinase/abl inhibitor dasatinib suppresses proliferation and enhances differentiation of osteoblasts. Oncogene， 2010，29（22）：3196-3207.
20
Zhang J， Ryder KD， Bethel JA， et al. PTH-induced actin depolymerization increases mechanosensitive channel activity to enhance mechanically stimulated Ca2+ signaling in Osteoblasts. J Bone Mineral Res， 2006，21（11）：1729-1737.
[1] 刘亚利, 陈雪松. 细胞骨架在乳腺癌中的研究进展[J/OL]. 中华乳腺病杂志(电子版), 2021, 15(04): 235-237.
[2] 凡军, 曹丽萍. 异鼠李素激活p38信号促进鼠间充质干细胞成骨分化[J/OL]. 中华关节外科杂志(电子版), 2021, 15(04): 432-437.
[3] 陈玉书, 谢慧峰, 张燕红, 白波, 陈艺, 张姝江. 甲状旁腺激素在骨软骨组织中的应用进展[J/OL]. 中华关节外科杂志(电子版), 2021, 15(02): 214-218.
[4] 刘鹏, 邓亚鹏, 曹国定, 高余, 封国超, 刘军, 甄平. 人工关节置换术后假体无菌性松动的研究进展[J/OL]. 中华关节外科杂志(电子版), 2020, 14(03): 346-351.
[5] 葛于伟, 朱振安, 毛远青. 成骨与破骨细胞促红细胞生成素肝细胞受体B4/肝配蛋白B2双向信号通路[J/OL]. 中华关节外科杂志(电子版), 2018, 12(03): 401-404.
[6] 林伟斌, 朱聪, 洪海森, 黄国锋, 高明明, 吴进, 沙漠, 林灿斌, 陈娜娜, 张晓旭, 丁真奇. 体外周期性压应力对兔胫骨骨折愈合过程成骨与破骨细胞增殖分化能力的影响[J/OL]. 中华损伤与修复杂志(电子版), 2021, 16(04): 289-300.
[7] 权学民, 张强, 高峥嵘, 赵昌松, 赵汝岗, 王晶晶, 刘琨, 陈宗锋. 高效抗逆转录病毒治疗对骨髓间充质干细胞向成骨细胞分化的影响[J/OL]. 中华实验和临床感染病杂志(电子版), 2017, 11(04): 320-325.
[8] 陈伟洋, 田俊, 韦曦. 硅离子在骨组织修复再生领域的作用[J/OL]. 中华口腔医学研究杂志(电子版), 2021, 15(06): 375-381.
[9] 郑慧敏, 夏贤友, 刘梦, 姚晓雨, 隋磊. 整联蛋白在骨重建中的作用[J/OL]. 中华口腔医学研究杂志(电子版), 2021, 15(02): 124-128.
[10] 邱申彩, 戴晓玮, 龙晏, 陈晓燕, 吴佩玲. 不同浓度γ-分泌酶抑制剂对人牙周膜干细胞骨向分化的影响[J/OL]. 中华口腔医学研究杂志(电子版), 2018, 12(06): 335-341.
[11] 徐娜, 吴娟, 邱绮虹, 张福萍, 梁敏. 整合素β1介导牙龈蛋白酶所致的小鼠成骨细胞周期阻滞[J/OL]. 中华口腔医学研究杂志(电子版), 2018, 12(04): 213-220.
[12] 李雪莲, 刘帅, 简裕涛, 孟跃中, 赵克. 酸碱处理对多孔钛成骨细胞增殖和分化的影响[J/OL]. 中华口腔医学研究杂志(电子版), 2016, 10(01): 30-37.
[13] 刘帅, 李湘霞, 杨越, 赵克. 多孔纯钛孔隙率及孔隙尺寸对蛋白吸附及成骨细胞分化的影响[J/OL]. 中华口腔医学研究杂志(电子版), 2015, 09(03): 193-199.
[14] 李立萍, 李媛媛, 王少华, 刘学永, 王伟, 章友康, 张建春. 尿毒症毒素硫酸吲哚酚在体外对人肾小球足细胞骨架的损伤及其机理研究[J/OL]. 中华肾病研究电子杂志, 2020, 09(03): 112-116.
[15] 杨明, 陈剑, 陈意磊, 马建军, 张建锋, 万双林. 阿仑膦酸钠联合骨化三醇对成骨细胞的调节及对OPG/RANKL蛋白表达的影响[J/OL]. 中华老年病研究电子杂志, 2017, 04(03): 27-32.
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