低幅高频振动通过Wnt/β-catenin信号通路调控骨质疏松性骨折愈合的机制研究

Osteoporotic fracture presents increased incidence, impaired healing, and poor prospect of recovery. Improvement of the current practice is imminently needed. Low-magnitude high-frequency vibration (LMHFV) is proven to enhance osteoporotic fracture healing. Based on previous studies, the applicants aim to evaluate the effect of LMHFV on osteoporotic fracture healing in animal models. Besides, the effect of LMHFV on bone marrow mesenchymal stem cells (BMSCs) harvested from osteoporotic animals will be analyzed in terms of cell proliferation, differentiation, and the involvement of Wnt/β-catenin signaling pathway. The current study will provide evidence for the application of LMHFV on osteoporotic fracture patients, leading to a faster healing and better clinical outcome. The revealed function of Wnt/β-catenin signaling pathway during LMHFV stimulated BMSCs proliferation and differentiation will shed lights on the underlying mechanism of electric-bio signal transduction, and hence provide a new research direction.

骨质疏松性骨折具有发病率高、愈合缓慢等特点，改进其治疗现状迫在眉睫。低幅高频振动（LMHFV）具有促进骨质疏松性骨折愈合的作用。项目申请人在前期研究的基础上，拟在动物模型上探讨LMHFV作用于骨质疏松性骨折愈合时Wnt/β-catenin信号通路相关因子的表达情况，并以骨质疏松动物的骨髓间充质干细胞（BMSCs）为靶细胞，通过体外试验来研究LMHFV对BMSCs增殖和分化的调控作用，并分析其中Wnt/β-catenin信号通路的作用机制，旨在揭示LMHFV作用于骨质疏松性骨折愈合的潜在机制。研究成果有望改进现有骨质疏松性骨折治疗的策略、加快骨折愈合速度、改善预后，具有良好的社会效益和经济效益。此外，本研究中针对Wnt/β-catenin信号通路的研究还为进一步揭示LMHFV的生物信号传导及效应机制提供了新的研究方向。

骨质疏松性骨折具有发病率高、愈合缓慢、康复预期差等特点。项目申请人在前期的动物实验中发现，低幅高频振动（LMHFV）具有促进骨质疏松性骨折愈合的作用。据此，本研究拟在动物模型上探讨LMHFV干预骨质疏松性骨折愈合时Wnt/β-catenin信号通路相关因子的表达情况；并以骨质疏松动物的骨髓间充质干细胞（BMSCs）为靶细胞，通过体外实验来研究LMHFV对BMSCs增殖和分化的调控作用，并分析Wnt/β-catenin信号通路的作用机制。研究结果表明，LMHFV可以促进骨质疏松大鼠骨折的愈合、促进骨痂形成和矿化，并获得更为理想的生物力学效果；LMHFV对骨质疏松大鼠骨折愈合过程中wnt3a、wnt5a、wnt10b和β-catenin等Wnt/β-catenin信号通路相关因子表达有上调作用；在体外实验中，LMHFV可促进骨质疏松大鼠BMSCs的增殖和成骨分化，在此过程中，wnt3a、wnt5a、wnt10b、β-catenin等Wnt/β-catenin信号通路相关基因表达上调；阻断Wnt/β-catenin信号通路会对LMHFV促进BMSCs增殖和成骨分化的作用产生负面影响；以β-catenin为代表的经典wnt信号通路和有Wnt5a参与的非经典wnt信号通路对LMHFV的生物效应都有一定影响。本研究结果证实了LMHFV对骨质疏松性骨折的愈合具有促进作用，经典wnt信号通路和非经典wnt信号通路均参与了LMHFV的生物效应，该研究结果对进一步阐明LMHFV的作用机制提供了依据，LMHFV干预有望为现有的骨质疏松性骨折临床治疗策略提供补充，从而加快骨折愈合速度、改善预后，具有良好的社会效益和经济效益。