低剂量X射线对假体周围骨生长及成骨样细胞影响的研究

低剂量X射线对骨科疾病影响的研究甚少，在原有X线辐照促进骨折模型愈合和促进体外成骨细胞增殖和分化的工作基础上:一、构建大鼠假体周围骨溶解模型，予以低剂量X线辐照，通过组织免疫、病理学、Micro-CT、生物力学等技术观察假体周围新生骨及骨长入的情况。 二、对离体培养的成骨样细胞也辐照干预，通过基因芯片、定量PCR、Western Blot、FCM、荧光共聚焦等实验技术，对钙离子、成骨细胞特征性蛋白、生长因子和cbfa1、OPG/RANKL、MAPK、wnt-等信号通路进行检测，分别从基因、蛋白、细胞等不同水平了解X线辐射对细胞增殖、分化及信号通路的影响。对筛查出的信号分子予以RNA干扰或阻断剂阻断，再次验证X线辐照对成骨样细胞的影响。了解X线对假体周围骨生长的作用，明确其剂量-效应关系，并探索其机理。为低剂量X线辐照促进骨形成和骨生长，提供新的理论依据，为拓宽其临床应用研究，打下基础。

骨科疾病患者常常需要接受多次X射线的照射，如X-CT、摄片、术中透视，所受的照射剂量一般属低剂量范围水平。所以研究低剂量X射线照射对骨科相关疾病的作用，具有重要的意义。然而这方面的研究甚少。我们在原有低剂量X线促进大鼠骨折模型，骨痂生长、骨折愈合的相关工作基础上，探索性地研究低剂量X线照射（low dose irradiation, LDI）对人工假体界面骨生长、骨长入及对成骨样细胞增殖、分化、功能表达及信号传导通路的影响，初步阐明低剂量X线辐照潜在促进假体周围骨形成的机理。研究中，我们构建了兔的骨溶解模型，予以0.5Gy X射线照射后，搜集股骨标本，行Micro-CT扫描，进行硬组织切片，染色观察假体周围组织结构及生物力学试验等检查，发现0.5Gy X射线可有效通过促进骨形成、增加假体周围骨长入，提高假体的力学性能。LDI 可有效的抑制Ti 颗粒体内的假体周围炎症反应。在机理的探索方面，将MC3T3-E1细胞予以单次、不同剂量（≤1.0Gy）的X射线照射，发现0.5和1.0Gy的X射线照射促进了成骨细胞的分化。为进一步阐明促进分化的原因，对低剂量X射线照的MC3T3-E1细胞进行了基因表达谱的测定，发现低剂量的X射线促进成骨细胞分化和钙化，可能与细胞外基质-局部粘附-细胞骨架途径和生长因子相关信号通路有关。为了验证相关的信号通路，我们分别对肌动蛋白细胞骨架、Wnt/-Catenin信号通路、TGF-1/Smad2、3信号通路、IGF-1/Akt信号通路，发现上述通路均与成骨细胞的分化相关，且相互影响，形成网络系统。该项目结合组织，细胞，分子多个层面的研究结果，证实了LDI促进了骨组织生长及其运用于防止假体松动的潜在价值，并初步阐明了其机理，为探索低剂量X射线对骨组织修复重建的影响，提供了参考和依据。