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研究目的:骨质疏松症是以全身性骨量减少、骨组织微观结构退化为特征,患者骨脆性增加、骨折风险高为表现的慢性骨疾病,其机制是成骨细胞介导的骨形成与破骨细胞介导的骨吸收过程之间的动态平衡被破坏,骨吸收速率大于骨形成速率而造成骨量丢失。绝经后骨质疏松症在老年骨质疏松患病群体中占有较大比例。目前在骨质疏松症的防治手段中,运动是最经济有效的选择。适宜的运动通过信号通路或细胞因子等对骨生成过程产生积极作用,是可作为防治骨质疏松症的有效手段,大量细胞层面的研究显示,适宜机械应力可以促进细胞的成骨分化。CircRNA作为近年重点研究的非编码RNA之一,已被证实在参与骨平衡的调控,改善骨质疏松症中发挥了重要作用,其具体作用机制还有待深入挖掘。本研究对运动干预后骨质疏松小鼠的骨差异表达circRNA进行芯片分析、筛选,选择有可能参与成骨调控的重要circRNA进行验证,分析其可能的作用靶点,并对circRNA参与机械刺激下促进骨形成的潜在调控通路进行探究。研究方法:雌性C57BL/6小鼠共32只,饲养至12周龄后随机分为假手术组（Sham）、假手术运动组（Sham+E）、去卵巢组（OVX）、去卵巢运动组（OVX+E）,每组8只。对OVX组和OVX+E组小鼠进行去卵巢手术造模,Sham组和Sham+E组小鼠在相同位置开口剪去卵巢周围同等大小的脂肪。造模两周后,Sham+E组和OVX+E组小鼠进行为期九周的跑台运动干预,第一周为预适应,后八周为正式训练。所有小鼠在运动干预结束后48h处死取材,小鼠左侧股骨进行micro-CT三维断层扫描及三维图像重建;右侧股骨固定后进行脱钙、石蜡切片及HE染色,进行股骨形态学观察;左侧胫骨研磨后提取总RNA进行circRNA芯片杂交,筛选出关键circRNA进行靶基因预测与通路富集;右侧胫骨提取总RNA对预筛选出的目的circRNA及其miRNA靶基因和成骨标志物的表达进行验证。从新生3天内C57BL/6小鼠颅顶骨中提取原代成骨细胞,进行传代培养,连续培养3代之后对成骨细胞进行诱导成骨分化,分别为1、3、5、7天,并进行碱性磷酸酶染色,观察成骨分化效果;原代成骨细胞提取后培养至第三代,将细胞分为牵张组（Stretch）和对照组（Control）,对Stretch组成骨细胞进行连续3天,每天4h,牵张强度为6%,频率0.5Hz的机械牵张干预,Control组细胞于同等条件下静置培养。牵张干预结束后即时提取细胞的总蛋白及RNA,进行免疫蛋白印记实验检测细胞中成骨标志物的蛋白表达,实时荧光定量PCR实验测定细胞内目的circRNA及下游miRNA、成骨标志物的表达水平,探究可能的调控机制。所有实验数据采用平均数±标准差（x±SD）表示,数据处理使用IBM SPSS Statistics 26.0软件,采用单因素方差分析或独立样本T检验,Bonferroni法进行事后检验,以p＜0.05认为具有统计学差异;所有统计图使用GraphPad Prism 9.0软件进行制作。研究结果:1.对四组小鼠左侧股骨三维断层扫描并重建分析,发现OVX组相较于Sham组小鼠骨小梁数量上明显减少,分离度增加,运动干预后小鼠的骨小梁数量有所增加,去卵巢手术后OVX组小鼠比Sham组小鼠骨小梁体积分数显著降低,骨小梁分离度显著上升,OVX+E组小鼠的骨小梁体积分数比OVX组有显著升高。通过小鼠股骨远端HE染色可以观察到Sham+E组小鼠骨小梁结构更为清晰完整,OVX组小鼠骨小梁数量明显降低,而OVX+E组略有改善。2.对骨质疏松小鼠进行circRNA芯片分析,筛选出差异表达在1.2倍以上,p＜0.05,且各组之间差异表达倍数最大的5条circRNA,其中OVX+E 比 OVX组显著上调的 circRNA 有 mmucircRNA33006、mmucircRNA42484、mmucircRNA19387、mmucircRNA30190、mmucircRNA31307,而后依据通路富集和靶基因预测确定研究的目的circRNA为circRNA31307,其可能的作用miRNA为miR-484和miR-7017-3p,它们共同靶向关键成骨标志物Runx2。3.通过qRT-PCR检测四组小鼠骨组织中总RNA的circRNA31307、miR-484、miR-7017-3p 及成骨标志物 Runx2、Osterix、ATF4 的表达,发现circRNA31307在去卵巢组中的表达显著降低,运动干预后显著升高;然而miR-484,miR-7017-3p在去卵巢手术后的表达显著升高;成骨标志物的表达在去卵巢后显著降低,运动干预后表达升高。4.通过ALP染色发现诱导原代成骨细胞向成骨分化第7天时ALP活性最强,分化程度最高,且机械牵张干预3天后,细胞内circRNA31307的表达有显著升高。PCR结果显示经适宜机械牵张力干预后,原代成骨细胞中成骨标志物 Runx2、Osterix、ATF4 的表达显著升高,而受 circRNA31307 影响的 microRNA靶基因miR-484,miR-7017-3p的表达显著降低;Stretch组细胞与Control组细胞相比,其成骨标志物Runx2、Osterix、ATF4的蛋白表达均有不同程度的升高。研究结论:1.小鼠在骨质疏松造模后,其骨微结构发生改变,骨小梁体积分数、数量、厚度等指标显著降低,骨小梁分离度指标显著升高,去卵巢导致了小鼠骨质减少及微观结构的退化,运动干预后以上各项指标有明显改善,运动促进了骨质疏松小鼠的骨形成。2.小鼠骨质疏松造模及运动干预后,其骨组织的circRNA表达发生差异性变化,circRNA31307在OVX+E组小鼠中的表达显著升高,有可能通过成骨分化相关通路靶向miR-484及miR-7017-3p,作用于成骨标志物Runx2,从而促进成骨分化。3.原代成骨细胞经适宜机械牵张干预后,原代成骨细胞中circRNA31307的表达上调,其miRNA靶点miR-484,miR-7017-3p的表达下调,成骨标志物Runx2、Osterix、ATF4的mRNA相对表达及蛋白表达水平显著升高,在骨形成过程中可能存在circRNA-miRNA-mRNA的调控轴。