【摘 要】
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背景:失重导致的骨骼系统功能失调已成为载人航天飞行中航天员面临亟需解决的重大问题之一,其主要表现为失重性骨质疏松。随着时间的延长,失重性骨质疏松呈持续性进展且防护效果有限,严重危害航天员的健康和安全。因此,深入研究失重性骨质疏松的发生机制和寻找有效的防护措施意义重大。目的:本课题以揭示失重性骨质疏松的特征和骨髓间充质干细胞（Bone marrow mesenchymal stem cells,BM
【基金项目】
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国家自然科学基金（No.82072475）；
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背景:失重导致的骨骼系统功能失调已成为载人航天飞行中航天员面临亟需解决的重大问题之一,其主要表现为失重性骨质疏松。随着时间的延长,失重性骨质疏松呈持续性进展且防护效果有限,严重危害航天员的健康和安全。因此,深入研究失重性骨质疏松的发生机制和寻找有效的防护措施意义重大。目的:本课题以揭示失重性骨质疏松的特征和骨髓间充质干细胞（Bone marrow mesenchymal stem cells,BMSCs）在其中的作用为切入点,研究模拟失重环境下骨髓间充质干细胞PHF8分子的表达特点,并且揭示PHF8在模拟失重致骨髓间充质干细胞功能异常中的作用和调控机制,为预防或减缓失重性骨质疏松及废用性骨质疏松的新药物靶点筛选提供新的思路和线索。方法:1.收集正常组和废用性骨质疏松组患者的腰4椎体骨组织标本,利用q RT-PCR实验检测成骨相关转录因子PHF8和骨形成相关分子OPN的表达特点。2.体外培养BMSCs,分为地面组（Ground）和模拟失重组（Simulated microgravity,SMG）,采用BMP-2诱导成骨分化,并将SMG组置于2D-回转器模拟失重状态。模拟失重48h后利用Western blot和q RT-PCR实验检测两组BMSCs中成骨相关蛋白OPN和OCN、凋亡因子Bax和Bcl-2、细胞增殖因子PCNA、细胞分化因子ALP和成骨细胞相关的转录因子PHF8、Hoxa2和Runx2的蛋白及m RNA水平的表达量;Annexin V-FITC/PI流式细胞术检测两组样本中BMSCs的凋亡率;此外,利用免疫荧光实验检测两组样本中PHF8、Hoxa2和Runx2的荧光强度。3.构建过表达与沉默PHF8的质粒,运用质粒感染BMSCs后,分别获得过表达PHF8和沉默PHF8的细胞,将转染后的细胞利用BMP-2诱导成骨分化并模拟失重48h后,利用Western blot实验检测PHF8、Hoxa2和Runx2的表达变化。结果:1.与地面组相比,废用性骨质疏松组成骨相关转录因子PHF8表达降低、与骨形成有关的OPN表达也降低。2.回转模拟失重48h后,Western blot和q RT-PCR实验结果表明:与地面组相比,模拟失重组OPN和OCN表达降低,Bax表达明显增高,而Bcl-2的表达明显减少,PCNA和ALP表达明显下降,PHF8和Runx2的表达降低,而Hoxa2表达增高;Annexin V-FITC/PI流式细胞术检测结果显示,与地面组相比模拟失重组BMSCs总凋亡率增加约1.54倍;免疫荧光结果显示,与地面组相比,模拟失重组中PHF8和Runx2的荧光强度降低,Hoxa2的荧光强度增高。3.将过表达和沉默PHF8的BMSCs成骨诱导分化并进行模拟失重48h后Western blot实验结果显示与模拟失重组相比,沉默PHF8后模拟失重组PHF8的表达有下降趋势,但是无统计学意义,而过表达PHF8后模拟失重组PHF8的表达明显升高,有统计学意义,并且地面组与过表达PHF8后模拟失重组PHF8、Runx2、Hoxa2的表达相当。结论:1.废用性骨质疏松患者的骨组织标本中PHF8的表达降低。2.模拟失重可导致骨髓间充质干细胞功能发生变化,并且模拟失重环境下骨髓间充质干细胞中PHF8的表达降低。3.过表达PHF8基因可以部分缓解模拟失重环境导致的骨质疏松。
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