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大量研究表明骨组织对辐射作用非常敏感,辐射可造成骨损伤。本实验从基因和蛋白水平研究了辐射对成骨细胞(osteoblasts,OB)的影响及辐射后的成骨细胞对破骨细胞(osteoclasts,OC)的影响。本实验首先研究了成骨细胞辐射后Ⅰ型胶原蛋白的变化。实验的第一步是抽取小鼠骨髓,然后将骨髓基质细胞在体外诱导成成骨细胞,进而对其特性进行分析,例如观察细胞形态特征、碱性磷酸酶染色等。结果表明骨髓基质细胞在诱导培养基的作用下,分化成了成骨细胞。根据培养阶段的不同,成骨细胞分为早期成骨细胞和晚期成骨细胞。分别提取RNA,进行逆转录,用RT-PCR方法分析了1-4Gy照射的早期和晚期成骨细胞的Collagen type Ⅰ表达。揭示辐射对于成骨细胞分泌Collagen type Ⅰ能力的影响。实验结果表明,与对照组相比,1-3Gy剂量照射后的早期成骨细胞Collagen typeⅠ的表达增强(P<0.05),但培养10d后的晚期成骨细胞Collagen type Ⅰ的表达降低；在4Gy剂量照射下,晚期成骨细胞Collagen type Ⅰ的表达明显高于早期成骨细胞的表达(P<0.01)。总之,在1-3Gy辐射后,早期成骨细胞Collagen type Ⅰ的表达增强,成骨能力增强；晚期成骨细胞Collagen type Ⅰ的表达降低,成骨能力减弱。而4Gy辐射后,晚期成骨细胞Collagen type Ⅰ的表达增强,有可能是其代偿功能表现。同时,探索了辐射损伤的成骨细胞对破骨细胞生长和功能的影响。在正常生理情况下,骨重建的更新过程依赖于破骨细胞和成骨细胞的相互制约,使骨吸收与骨形成处于平衡状态。破骨细胞、成骨细胞之间功能和数量的失调将导致骨骼形态结构的异常。我们初步观察了辐射损伤的成骨细胞对破骨细胞功能的调节。本研究采用小鼠巨噬细胞系(RAW264.7)模拟破骨前体细胞,用辐射后的成骨细胞上清对RAW264.7细胞进行培养,分析RAW264.7细胞克隆,判定其增值能力。应用实时定量聚合酶链反应(Real-time polymerase chain reaction,Real-time PCR)方法,检测RAW264.7细胞的抗洒石酸酸性磷酸酶(tartrate-resistant acid phosphatase,TRAP).核因子-κB受体活化因子(Receptor activator of nuclear Factor-κB,RANK)、及Notch-2通路中相关因子表达的变化情况。结果显示,经过照射损伤的成骨细胞所提取的上清液培养RAW264.7细胞生长克隆数随着成骨细胞受照射剂量的增加而减少；与对照组相比,RANK、TRAP基因及Notch-2信号相关分子的表达也明显降低(p<0.01)。因此我们推测照射后的成骨细胞的上清液通过几种信号途径对破骨前体细胞RAW264.7的增值和分化起抑制作用。总之,本研究有助于我们了解辐射后的成骨细胞是如何对破骨细胞进行调节的。使我们进一步认识,骨形成和骨吸收在骨的更新和改建中过程中发挥着重要作用。