模拟微重力效应下IL-4促进大鼠骨膜成骨

本课题组前期研究发现,模拟微重力效应(SMG)下骨膜干细胞(PSCs)的成骨分化能力增加,骨膜成骨活动增强,这可能有助于解释微重力下航天员皮质骨的相对稳定性,但其中机制尚未阐明。白介素-4(IL-4)与骨膜成骨存在明显相关性,而PSCs是骨膜成骨活动的主要细胞来源。目的探索微重力下IL-4水平变化及其对PSCs的增殖及分化的影响将有助于揭示骨膜成骨的变化机制。方法在体内实验中,对8周龄大鼠尾吊21 d,利用多通道生理信号采集系统检测比目鱼肌的肌力,ELISA法检测血清、比目鱼肌IL-4水平,免疫组化检测骨膜表面IL-4水平,免疫荧光染色检测骨膜表面骨膜蛋白的水平。在体外实验中,对PSCs加入重组IL-4,Alamar blue法检测PSCs的增殖,ELISA法检测ALP活性,茜素红染色检测矿化结节、q RT-PCR检测成骨向分化相关因子;此外,旋转培养PSCs,同时加入重组IL-4,利用Ed U染色检测PSCs增殖能力,q RTPCR检测成骨向分化潜能。结果体内实验显示:尾吊大鼠比目鱼肌的肌力下降,比目鱼肌及骨膜表面的IL-4水平升高,血清IL-4无明显变化;骨膜表面骨膜蛋白水平增加。体外实验显示:IL-4促进PSCs的增殖及成骨向分化能力,且在SMG下,IL-4对PSCs也具有类似的促进作用。结论模拟微重力效应下IL-4促进PSCs的增殖及分化能力,进而促进大鼠骨膜成骨。