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骨质疏松症（OP）是一种病因多元、骨量减少、骨组织显微结构受损、继而引起骨折危险度升高和骨骼脆性增加的一种全身骨代谢障碍的疾病，是目前严重威胁中老年人的常见病和多发病。低频电磁场抗骨质疏松疗效已在体内外实验中得到了证实，但其具体的分子机制尚未阐述清楚。脉冲电磁场作为一种物理疗法，用于临床治疗骨质疏松和促进骨折愈合已有多年，具有无创伤、无毒副作用和操作简便等优点。但是研究者对电磁场的最佳治疗参数，包括磁场强度、频率、波形、占空比、作用时间等至今还没有达成统一的认识，对其作用机制也不清楚。本论文正是在这样的背景启示下，利用自制低频脉冲电磁场细胞处理仪，系统筛选了脉冲电磁场促进成骨细胞增殖及矿化成熟的最佳强度和时间效应，对其促进成骨性分化的分子机制进行了较深入的研究，为骨质疏松症的脉冲电磁场治疗奠定基础。 论文首先进行了不同强度脉冲电磁场对成骨细胞增殖与成熟矿化影响的研究。用自制低频脉冲电磁场细胞处理仪（专利号：ZL201110423102.0）产生的50Hz、0.6～3.6mT（间隔0.6mT）脉冲电磁场(PEMFs)处理体外培养大鼠颅骨成骨细胞（OB），测定细胞增殖、胞内碱性磷酸酶（ALP）活性、钙盐沉积量、ALP阳性克隆数和钙化结节数以及微环境相关因子的改变等。结果表明：在50Hz0.6 mT PEMFs条件下促细胞增殖作用最强，且该组 ALP活性也最高。经磁场处理后钙盐沉积量逐渐增加，尤以0.6 mT组最高。0.6mT组ALP阳性克隆数、钙化结节数以及Bmp-2和Col1 mRNA的表达均显著高于对照组。结论：50Hz0.6mT是脉冲电磁场最佳的促成骨性分化参数。 其次，进行了脉冲电磁场影响成骨性分化的时间效应研究。用筛选出的最佳强度50Hz0.6mTPEMFs处理体外培养OB，OB随机分成9组，分别为Con(0h)、0.5、1.0、1.5、2、3.0、6.0、9.0和12h组，经磁场处理后测定ALP活性和Smad1/5/8的核转位情况，用RT-PCR和Western blot检测成骨分化标志性基因和蛋白。结果显示：PEMFs处理1.5、2、3、12h显著提高了 ALP活性，而处理0.5h低于对照组；处理2、3h Smad1/5/8发生核转位；磁场处理6、9h成骨性分化Runx-2基因显著降低；磁场处理1、1.5、2、12h蛋白Runx-2的表达显著升高，0.5、6h显著降低。结论：脉冲电磁场处理1.5h-3h可以显著促进成骨细胞的成骨性分化。 实验的第三、四部分研究了初级纤毛在脉冲电磁场调节成骨性分化中所起的作用。用RNAi技术干扰初级纤毛发生后用脉冲电磁场处理细胞，以胞内 ALP活性、ALP阳性克隆数、钙结节数及成骨分化标志性基因和蛋白的表达量为依据，判定初级纤毛在脉冲电磁场中对成骨性分化的作用。结果显示：干涉掉初级纤毛后，50Hz0.6mTPEMFs处理不能使ALP活性升高，与未去除初级纤毛的成骨细胞相比，ALP阳性克隆数减少、钙结节数减少、以及成骨性分化指标Runx-2、Osx、Col1、Bmp-2的基因和蛋白表达也都减少。结论：成骨细胞的初级纤毛在脉冲电磁场介导促进成骨矿化成熟中扮演着必不可少的作用。 论文第五部分研究了脉冲电磁场调节成骨细胞的成熟矿化是否通过激活BMP/Smad/Runx-2/Osx信号通路。用BMP信号通路的抑制剂LDN193189阻断该通路后，观察Smad1/5/8的核转位、ALP活性、ALP阳性克隆数、钙结节数以及成骨性分化基因和蛋白的表达。结果显示：加抑制剂LDN193189后，阻止了PEMFs介导的ALP活性、ALP阳性克隆数、钙结节数及成骨性分化指标Runx-2、Osx的基因和蛋白表达的增加，同时也阻止了Smad1/5/8核转位的发生。结论：BMP/Smad/Runx-2/Osx信号通路参与了PEMFs调节成骨性分化。