摘要
研究背景 骨质疏松被定义为一种全身性骨骼疾病，其特征是骨量低，骨组织微结构退化，并且伴随骨脆性增加和骨折发生率增高。绝经后骨质疏松的高发人群是绝经后女性，由于雌激素缺乏导致骨量减少及骨组织结构变化。骨修复和骨重塑涉及复杂的血管生成和骨形成串扰，目前，骨髓间充质干细胞已被证明具有多向分化潜能，其分泌的细胞外囊泡中包含参与调控骨重建的miRNA（microRNA），其中miR-214-3p在血管生成和骨重建中起关键作用。关节机械加载，是一种低频率、加载强度小的温和性机械刺激。我们前期工作表明，机械加载能够促进骨血管生成治疗骨质疏松和股骨头坏死，但其作用形式和机制尚需进一步明确。 研究目的 为了探究机械加载促进骨血管生成治疗绝经后骨质疏松的作用机制，本实验采取绝经后骨质疏松模型。提出研究假设如下：机械加载可以通过下调外泌体miR-214-3p，促进血管生成改善骨重建治疗骨质疏松。 实验方法 159只16周龄C57BL/6雌性小鼠，分为3组：假手术组（Sham，n=49）；OVX造模组（OVX，n=49）和机械加载治疗组（OVXL，n=61）。通过手术切除小鼠双侧卵巢造成绝经后骨质疏松模型。造模两周后，对机械加载治疗组开始加载治疗，每周治疗六天，治疗期为两周，每天对双侧膝关节分别进行横向加载，每只腿加载时长为3min，加载力为1N，加载频率为5Hz。采用双能X线骨密度仪对动物骨矿密度（BMD）和骨矿含量（BMC）进行检测，并通过μCT来评估骨微结构，相关参数包括BV/TV（fractionalbonevolume）、Tb.N（trabecularnumber）、Tb.Th（trabecularthickness）和Tb.Sp（trabecularspacing）。随后，使用墨汁灌注来评估骨内血管重建情况。体外诱导内皮祖细胞进行功能实验来评估血管生成能力。分离并培养3组小鼠骨髓来源细胞获取外泌体，采用高通量测序、生信分析和qRT-PCR来筛选血管生成相关miRNA，并在人脐静脉血管内皮细胞（HUVECs）中用转染技术进一步验证外泌体miR-214-3p对血管生成的影响。使用免疫组化和WesternBlot实验分析VEGF的表达。 实验结果 OVX造模后，骨结构相关参数BV/TV、Tb.N、Tb.Th、BMD、BMC均明显降低，而Tb.Sp指标显著增高；微血管体积与密度均明显下降；同时体外诱导的内皮祖细胞成管能力和VEGF表达量均明显降低。机械加载治疗后以上情况有明显改善。高通量测序和qRT-PCR显示，在OVX造模组小鼠的外泌体中，miR-214-3p表达量增加，而机械加载治疗组显著降低。此外，与OVX造模组相比，机械加载治疗组的外泌体促进了HUVECs的血管生成、迁移等能力。相反，过表达miR-214-3p的外泌体降低了HUVECs血管生成功能。在过表达miR-214-3p的HUVECs中，血管生成能力、迁移能力、VEGF的表达均有所下降。 结论 本研究证明机械加载可以通过下调外泌体miR-214-3p的表达，促进血管生成改善骨重建治疗骨质疏松。
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