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本文以初生Wistar大鼠的颅骨成骨细胞为研究对象,采用生物力学、细胞生物学、分子生物学等方法,研究流体剪应力对成骨细胞生理活性和一氧化氮合酶(NOS)基因表达的影响,初步探讨NOS在流体剪应力调节成骨细胞生理活性过程中的作用机制。主要工作和结论如下: ① 采用组织块法培养初生Wistar大鼠的颅骨成骨细胞,并利用差时贴壁法对其进行纯化。通过形态观察、Von Kossa染色对细胞进行鉴定。结果表明培养的细胞具有成骨细胞的典型生物学行为。 ② 设计加工对单层成骨细胞施以流体剪应力的流动腔装置。该装置能够提供充分发散的层流态流体,通过流量控制调节剪应力的大小。整套装置组装简便,受试细胞量大(1×10~5个),所需灌流液可控制在50ml以内,能够对细胞进行有效的剪应力刺激,研究表明能满足对各项生化指标的检测。 ③ 对成骨细胞施加10、30 dynes/cm~2两个水平的流体剪应力,每个水平的力分别作用1,2,4,6,8,12,24,36h。应用流式细胞仪技术研究流体剪应力对成骨细胞增殖的影响,探讨此类细胞在力学生理条件下的生长行为。结果显示,10dynes/cm~2的剪应力能够促进细胞增殖。作用12h细胞的增殖指数提高了43.8%。30 dynes/cm~2的剪应力抑制了细胞的增殖,并随加载时间的延长,抑制作用越强。 ④ 对成骨细胞施加10、30 dynes/cm~2两个水平的流体剪应力,每个水平的力分别作用1,2,4,6,8,12,24,36h。检测成骨细胞ALP活性和胞外钙分泌的变化。结果显示,10 dynes/cm~2剪应力作用下ALP的活性提高。30 dynes/cm~2剪应力降低了ALP的活性。剪应力作用下钙分泌10 dynes/cm~2剪应力>30 dynes/cm~2剪应力。由此认为,10 dynes/cm~2剪应力作用能够促进成骨细胞的分化成熟,以及矿化基质的形成。 ⑤ 对成骨细胞施加10、30 dynes/cm~2两个水平的流体剪应力,每个水平的力分别作用1,2,4,6,8,12,24,36h。检测成骨细胞NO分泌的变化。结果显示,剪应力作用下不同时间的剪应力作用,成骨细胞在NO含量上表现出差异性响应。10 dynes/cm~2剪应力作用更能促进低浓度NO的生成。30 dynes/cm~2剪应力作用下,成骨细胞短时间内便产生高浓度的NO。 ⑥ 对成骨细胞施以10、30 dynes/cm~2两个水平的流体剪应力作用1,2,4,6,8,12,24,36h,采用RT-PCR检测成骨细胞eNOS mRNA、iNOS mRNA的表达状况。结果显示,与静态相比两种水平的剪应力都能影响iNOS mRNA和eNOSmRNA的表达。其中iNOS较eNOS对剪应力的作用更加敏感。10 dynes/cm~2剪应