利用基因敲除小鼠研究维生素D对骨代谢调节的直接作用

维生素D既可以促进肠道钙吸收间接影响骨代谢，又对骨代谢具有直接调节作用。在一般的动物研究中，很难把两种作用区别开来。但明确维生素D对骨代谢的直接作用对合理补钙很重要。1alfa羟化酶基因敲除小鼠体内没有活性维生素D。本项目利用特殊饲料使基因敲除小鼠和同窝野生型小鼠的血钙水平保持一致，研究在活性维生素D完全缺乏条件下小鼠骨代谢的改变，分析维生素D对骨代谢的直接调节作用。并通过给基因敲除小鼠皮下注射不同剂量的活性维生素D寻找维生素D刺激骨形成和骨吸收的具体剂量区间。在此基础上，分离培养基因敲除小鼠的原代成骨细胞和来源于骨髓的非粘附的间充质干细胞，研究维生素D的自分泌作用对成骨细胞功能和发育的影响。

维生素D 既可以促进肠道钙吸收间接影响骨代谢，又对骨代谢具有直接调节作用。在一般的动物研究中，很难把两种作用区别开来。但明确维生素D 对骨代谢的直接作用对合理补钙和维护骨健康很重要。1alfa 羟化酶基因敲除小鼠体内没有活性维生素D。本项目利用特殊饲料使基因敲除小鼠和同窝野生型小鼠的血钙水平保持一致，研究在活性维生素D 完全缺乏条件下小鼠骨代谢的改变，分析维生素D 对骨代谢的直接调节作用。研究结果发现，血钙水平一致的情况下，基因敲除小鼠的骨软化表型得到了纠正。但由于其体内没有活性维生素D，所以，骨软化得到纠正的基因敲除小鼠的骨形成、骨吸收和矿化沉积率显著低于同窝野生型小鼠。这一现象提示在补充钙的同时必须补充足够的维生素D才能保持骨健康。进一步的研究发现高剂量的维生素D3可以纠正基因敲除小鼠的异常骨表型。这说明维生素D3在不转化为1,25(OH)2D的情况下，如果剂量达到一定程度也可以发挥生理作用。本课题还进行了维生素D的自分泌和旁分泌作用研究。体外试验发现25(OH)D3显著抑制了小鼠骨髓基质细胞的增殖、增加了碱性磷酸酶活性和细胞基质矿化。这说明维生素D的自分泌和旁分泌也参与了成骨细胞的分化和调控。.最近的研究显示骨髓基质细胞与造血系统疾病有关。为了探索由于维生素D缺乏引起的成骨功能障碍是否会影响放射线照射后的造血系统恢复，基因敲除小鼠和野生型小鼠同时受到不同剂量的放射线照射，结果发现基因敲除小鼠造血系统的恢复显著慢于野生型小鼠。这说明成骨功能障碍显著影响了造血系统的恢复。对这一现象的深一步研究可能会为调控造血提供新的思路。