不同冲击性负荷运动对小鼠Wnt信号通路及骨合成代谢的影响

目的:寻求有利于骨量积累和提高峰值骨量的运动方式,并探讨不同冲击性负荷对骨合成代谢的影响及其分子生物学机制。方法:C57BL/6小鼠48只,分成下坡跑台(DT)组、平坡跑台(T)组、游泳(S)组和对照(C)组,每组12只。DT组、T组和S组小鼠每组8只,分别进行下坡跑台训练、平坡跑台训练和游泳训练,C组小鼠不训练。训练8周后,取左后肢用原子吸收分光光度法测胫骨骨矿含量,取右后肢用荧光定量PCR法测Wnt信号通路相关蛋白的mRNA表达;每组4只小鼠,取间充质干细胞培养后诱导分化,用于成骨细胞基因表达、ALP染色和Von Kossa染色。结果:(1)8周运动后,与C组相比,DT组(P<0.01)和T组(P<0.05)小鼠胫骨无机盐中钙含量均显著提高,DT组和T组胫骨无机盐中磷的含量均显著提高(P<0.05),而S组与C组相比,钙和磷含量均无差异(P>0.05)。在3个运动组比较中,DT组钙和磷含量提高最多。(2)8周运动后,不同方式运动对Wnt信号通路中Fz、DVL、β-catenin、Rock、JNK的mRNA表达产生显著影响(P<0.05);(3)4组小鼠原代间充质干细胞分化后ALP和OCN基因表达差异显著,ALP活性及矿化结节也明显不同。结论:高冲击性负荷运动显著提高生长期小鼠胫骨骨盐中钙和磷元素含量,提高骨强度。不同冲击性负荷运动调节骨合成代谢的途径不同,高冲击性负荷运动激活Wnt/PCP信号通路,下调通路中效应蛋白ROCK和JNK的基因表达,促进骨合成代谢;低冲击性负荷运动运动激活经典Wnt信号通路,调节骨合成代谢。高冲击性负荷运动对ALP和OCN基因表达影响更显著,通过ALP活性和骨矿化调节骨的理化特性。