骨折愈合过程中降钙素基因相关肽对成骨细胞信号通路调控的实验研究

体内周围神经所分泌的CGRP具有促进骨折愈合的作用，细胞实验证明CGRP对成骨细胞具有广泛的生理学效应，但其具体的调控机制和信号转导通路还有待于进一步研究。本研究基于骨折愈合过程中CGRP对信号分子NO的调控现象，建立下颌骨骨缺损动物模型，探讨体内周围神经所分泌的CGRP对骨痂中NO的调控作用；培养成骨样细胞MG-63，通过分析成骨细胞[Ca2＋]int和细胞膜L型钙离子通道Ica，探讨CGRP对NO调控机制；通过研究NO所介导的MAPK 信号通路中ERK1/ERK2蛋白的表达改变和磷酸化，探讨在成骨细胞中 NO的下游信号通路，并检测成骨细胞生物学活性和功能性蛋白的表达，探讨这一信号通路的生理学意义。最终阐明CGRP对成骨细胞的生物学作用，揭示其作用的信号转导通路，为CGRP在骨折修复重建中的医学应用提供新的思路和理论依据。

周围神经所分泌的神经肽类物质对骨折修复重建和骨代谢具有重要生物学调控作用，部分神经肽类物质的促成骨作用在体内外实验中分别得以证实。降钙素基因相关肽（calcitonin gene related peptide , CGRP）是其中研究较为详尽的一类，自从在骨痂中发现CGRP阳性神经纤维表达开始，体内实验通过转基因小鼠和基因敲除小鼠证明了CGRP的促成骨效应，体外实验也发现了CGRP的促进成骨细胞增殖效应，证实了成骨细胞表面CGRP受体的存在，并发现了其下游的环磷酸腺苷(Cyclic Adenosine monophosphatec, AMP)，细胞内游离钙离子和丝裂原激活激酶(mitogen-activated protein kinase MAPK)等信号通路。一氧化氮(Nitric oxide, NO)作为一种信号传导分子，是人体内常见的第二信使，研究证明NO能促进骨折愈合初期的血管生成，调节成骨细胞及破骨细胞活性，但目前尚无研究证明NO是否参与到CGRP对成骨细胞的调控通路中。体内试验发现一氧化氮合成酶的内皮型NOS(endothelial NOS, eNOS)，神经元型nNOS(neuronal NOS, eNOS)和诱导型NOS(inducible NOS, iNOS)亚型在骨折愈合过程中的不同时期均有表达，各自发挥不同的生理作用。人体对NO生成的调控主要通过以下两种方式进行，一是通过调节细胞内结构型NOS(constitutive NOS, cNOS)的酶活力，包括了eNOS和nNOS；二是通过调节iNOS基因表达，调节细胞内NO浓度。不同浓度的NO对成骨细胞有截然相反的生物学作用，cNOS所合成的持续低浓度的NO可以促进成骨细胞的增殖和骨基质分泌功能，同时促进前体破骨细胞(Osteoclast, OC)向破骨细胞转换和能提高破骨细胞的细胞活性。由细胞炎症因子所诱导iNOS产生的较高浓度NO对细胞有明显的细胞毒性作用，高浓度的NO可抑制成骨细胞DNA合成、Ⅰ型胶原蛋白(CollegenⅠ)、骨钙素(Osteocalcin, OC)产生和碱性磷酸酶(Alkaline phosphatase，ALP)活性等。在本课题基金资助下，已发表7篇文章，其中SCI论文3篇，中文文章4篇；培养博士后1人，博士3人，硕士4人。