Hedgehog信号通路对成骨细胞分化和骨形成的影响及不同方式运动的调控

目的:探讨Hedgehog信号通路在调控骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells,BMSCs)增殖、成骨细胞(osteoblast,OB)分化和成骨能力、骨形成中的生物学调控作用以及运动训练的影响。方法:48只4周龄C57BL/6雄性小鼠,适应性喂养1周后随机分为对照组(C组)、游泳组(S组)和下坡跑组(D组),每组16只。S组和D组分别进行游泳(45 min/d,5 d/周,共8周)和下坡跑(坡度-9°,45 min/d,5 d/周,共8周)训练。最后1次训练结束后,断颈椎处死小鼠,利用RT-PCR法检测骨中相关细胞因子mRNA表达;利用SRB染色检测BMSCs增殖能力;利用ALP染色和Von Kossa染色检测OB分化和矿化能力;利用Hologic Discovery A骨密度仪检测骨密度。结果:与C组相比,S组小鼠骨中Ihh(P<0.05)和Shh(P<0.05)mRNA表达均出现显著上调,第2 d(P<0.05)和第4 d(P<0.01)的BMSCs数量、OB的ALP活性(P<0.01)均出现显著升高;与C组相比,D组小鼠骨中Ihh(P<0.01)、Shh(P<0.01)、Ptch(P<0.01)和Smo(P<0.01)mRNA表达均出现显著上调,第2 d(P<0.01)和第4 d(P<0.01)的BMSCs数量、OB的ALP活性(P<0.01)、OB矿化能力(P<0.01)和BMD(P<0.01)均出现显著升高;与S组相比,D组小鼠骨中Ihh(P<0.05)、Shh(P<0.05)、Ptch(P<0.05)和Smo(P<0.05)mRNA表达均显著上调,第2 d(P<0.01)和第4 d(P<0.01)的BMSCs数量、OB的ALP活性(P<0.05)、OB矿化能力(P<0.05)、BMD(P<0.01)均出现显著升高。结论:运动干预可通过Hedgehog信号通路调控BMSCs增殖和OB分化及成骨能力从而促进骨形成,且下坡跑作用效果优于游泳。