查看更多>>摘要:目的 观察细颗粒物(fine particulate matter,PM2.5)暴露对小鼠骨量、微观结构、生物力学性能以及小鼠骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells,BMSCs)成骨分化能力的影响.方法 选取16只8周龄C57BL/6J小鼠,随机分为对照组(NS组)和PM2.5染毒组(PM组),每组8只,NS组给予生理盐水,PM组给予14 mg/kg PM2.5悬浊液,每次50 μL,每3天气管灌注染毒一次.10周后处死,取小鼠肺部进行HE染色,左侧胫骨进行Micro CT检测,右侧胫骨进行HE染色,免疫组织化学染色检测Ⅰ型胶原(collagen Ⅰ,Col Ⅰ)、骨保护素(osteoprotegerin,OPG)和核因子-κB 受体激活因子配体(receptor activator of nuclear factor-κB ligand,RANKL)蛋白表达和抗酒石酸酸性磷酸酶(tartrate resistant acid phosphatase,TRAP)染色.取双侧股骨提取原代BMSCs,成骨诱导后进行碱性磷酸酶(alkaline phosphatase,ALP)染色,茜素红染色,以及Real-time PCR检测骨钙素(osteocalcin,OCN)、ALP、OPG和RANKL mRNA的表达情况,并进行生物力学试验.结果 与NS组相比,PM组小鼠肺泡结构破坏,并有大量炎症细胞聚集,提示PM2.5染毒操作成功.Micro CT结果显示PM组小鼠松质骨密度(bone mineral density,BMD)和骨体积分数(bone volume/total volume,BV/TV)分别为(276.959±15.152)mg/cm3 和 0.208%±0.009%,NS 组为(316.709±28.205)mg/cm3 和 0.236%±0.019%,PM 组均低于 NS 组(P<0.05),但骨小梁数量(trabecular number,Tb.N)、骨小梁厚度(trabecular thickness,Tb.Th)和骨小梁分离度(trabecular separation,Tb.Sp)等参数差异无统计学意义(P>0.05).胫骨HE染色结果显示,NS组骨小梁厚且致密均匀.PM组骨小梁纤细,数量减少,间距变宽,排列稀疏.PM 组 Col Ⅰ(0.023±0.009)和 OPG(0.036±0.010)与 NS 组(0.079 ±0.007,0.059±0.012)相 比表达增多,RANKL(0.036±0.006)与 NS 组(0.022± 0.002)相比表达减少(P<0.05);PM组TRAP阳性颗粒数量增多.小鼠BMSCs成骨诱导后实验结果显示,与NS组相比,PM组ALP阳性细胞数量减少,钙结节数量减少.PM 组 ALP、OCN 和 OPG mRNA(0.375±0.021,0.585±0.088,0.768±0.112)相对表达与 NS 组(1.001±0.043,1.006±0.132,1.002±0.086)相比明显减少,RANKL mRNA(1.278±0.118)相对表达相较于 NS 组(1.001±0.057)增多(P<0.05).生物力学实验结果显示,NS组最大挠度0.337±0.031 mm,PM组最大挠度0.258±0.041 mm,与NS组相比,PM组最大挠度明显下降(P<0.05),最大应力和最大载荷有下降趋势,但差异无统计学意义(P>0.05).结论 PM2.5染毒10周即可影响小鼠骨骼健康,其机制可能与破骨活性增强,BMSCs的成骨分化能力受到抑制有关.