基于腺苷类物质释放的力学促成骨效应及机制研究

The treatment of osteoporosis and fractures is full of troublesome in clinical. A lot of clinical experience has shown that functional exercise can promote bone formation and fracture healing. The mechanism is that bone tissue can release a variety of factors such as BMP2 and TGFβ2 under the stress.Our study shows that bone tissue can release another important substances: adenosinein in the role of stress .We hypothesized that adenosine may also play an important role in osteogenesis. In our previous experiments ATP can promote bone marrow mesenchymal stem cells to osteogenic differentiation. It is also activating multiple bone-related signaling pathways.So we think that Adenosine can be serve as important target to osteogenic differentiation of drugs. This project we will study the osteogenesis effection of adenosine and its analogues, and the corresponding receptors and signaling pathways which they activated.To clarify the osteogenesis effection and the mechanism of adenosine and its analogues which is released under the stress. It will also provide new theoretical basis to drugs design of osteogenesis effection of stress, and the supplementary mechanism of fracture healing promoted by stress.

骨质疏松及骨折的临床治疗甚为棘手，大量的临床经验表明功能锻炼的应力作用能够促进骨的形成及骨折的愈合，其机制是骨组织在应力的作用下可以释放多种促成骨因子如：BMP2,TGFβ2等，我们的研究表明在应力的作用下骨组织还可释放另一种重要物质:腺苷，我们推测腺苷也可能发挥促成骨作用，在我们的前期试验中ATP可以促进骨髓间充质干细胞向成骨分化，同时还可激活多个同成骨相关的信号通路，因此我们认为腺苷的可以作为促成骨效应药物的重要靶点。本项目通过研究腺苷及其类似物的促成骨效应，腺苷及类似物对相应受体及信号通路的影响及相互依存关系等.阐明力学刺激下腺苷类物质的释放及促成骨效应和相应机制，为促成骨效应药物的设计提供新的理论依据，也将成为应力作用促骨折愈合作用机制的补充。

骨质疏松及骨折的临床治疗甚为棘手，大量的临床经验表明功能锻炼的应力作用能够促进骨的形成及骨折愈合，其机制是骨组织在应力作用下可以释放多种促成骨因子如：BMP2，TGFβ2等，我们研究在应力作用下骨组织还可释放另一种重要物质：腺苷。我们推测腺苷也可能发挥促成骨作用。. 本项目主要研究力学刺激下腺苷类物质的释放及其促成骨效应和机制。研究腺苷类物质及其类似物的体外促成骨效应，同时研究腺苷类物质及其类似物作用的受体和信号通路，观察激活的受体和信号通路在其促成骨效应中的重要地位，以说明腺苷类物质及其类似物的促成骨机制。同时将腺苷类物质类似物应用于活体实验，探讨其在活体内的促成骨效果。为力学刺激成骨提供新的理论支持。. 目前我们取得的主要研究成果如下：1.SD大鼠BMSCs上表达嘌呤受体P2X7和P2Y2；在成骨分化过程中P2Y2受体表达逐渐减少，而P2X7受体表达逐渐增加；在成脂分化过程中P2Y2受体表达逐渐增多，而P2X7受体表达逐渐减少。2.BzATP通过激活P2X7受体促进BMSCs成骨指标表达、ALP生成及钙结节形成，抑制成脂指标表达及脂滴的形成。P2X7受体的siRNA和特异性拮抗剂（BBG）完全阻止了BzATP的作用。microCT显示BzATP可以减少因卵巢切除所致的松质骨丢失，但对皮质骨的参数没有影响；H&E染色显示BzATP可以增加卵巢切除小鼠的松质骨数目和体积，使骨髓腔内脂滴生成减少。3.BzATP刺激使ERK1/2和JNK磷酸化增加，BBG抑制BzATP诱导的ERK1/2和JNK的磷酸化；阻滞ERK1/2和JNK信号通路后，BzATP对BMSCs成骨和成脂基因表达的影响消失。4.UTP（三磷酸尿苷）通过激活P2Y2受体抑制BMSCs成骨指标表达、ALP生成及钙结节形成，促进BMSCs成脂指标表达及脂滴的形成。5. UTP刺激使ERK1/2磷酸化增加，P2Y2受体siRNA抑制UTP诱导的ERK1/2磷酸化；阻滞ERK1/2信号通路24h后，UTP对BMSCs成骨和成脂基因表达的影响消失。我们希望这个研究结果能够增加我们对P2X7和P2Y2受体的认识，并有希望将其作为一个治疗骨骼疾病如骨质疏松症的药物靶点。