【正文】 laser capture microdissection of microscopic hepatocellular precancerous lesions and frozen hepatocellular carcinomas reveals unique and consistent gene expression Pathol. 20xx MayJun。 285: 10281033. 1 Li L, Chen M, Deng L, Mao Y, et effect of mechanical stimulation on the expression of alpha 2, beta 1, beta 3 integrins and the proliferation, synthetic function in Wu Yi Xue Gong Cheng Xue Za Zhi. 20xx Jun。22(5):2714. 1 Moalli MR, Caldwell NJ, Patil PV, et in vivo model for investigations of mechanical signal transduction in trabecular Bone Miner Res. 20xx Jul。 67A(4): 126975. 11 、 Di Palma F, Douet M, Boachon C, et al. Physiological strains induce differentiation in human osteoblasts cultured on orthopaedic biomaterial. Biomaterials. 20xx Aug。42(2):13548. Cillo JE,Gassner R,Koepsel RR, et al. Growth factor and cytokine gene expression In mechanically strained human osteoblastlike cells:Implicaltions for distraction osteogenesis [J].Oral Med Oral Pathol Oral Radiol Endod,20xx,90(2):147— 154. Nakamura I, Rodan GA, Duong le mechanism of osteoclast Electron Microsc (Tokyo). 20xx。22(6:)637. Peake MA, El Haj characterisation of mechanoresponsive regions of the cfos promoter in bone Lett. 20xx Feb 27。 參考文獻(xiàn)： Lee TC, Staines A, Taylor D. Bone adaptation to load: microdamage as a stimulus for bone remodelling. J Anat. 20xx Dec。 綜上所述，骨作為一個自適應(yīng)的生物系統(tǒng)是通過多層面、多因素的網(wǎng)絡(luò)調(diào)控來完成應(yīng)力作用下的骨改建，顯然以往只針對其中某一層面、若干因素的單一視角的研究，難以系統(tǒng)透徹地闡述應(yīng)力作用下骨形成和骨吸收的基因調(diào)控機(jī)制。從 LCM捕獲的同質(zhì)細(xì)胞中提取 mRNA可構(gòu)建 cDNA文庫，進(jìn)行 cDNA微列陣分析 [20]。 然而，骨組織是不同細(xì)胞群體相互作用的三維空間結(jié)構(gòu)，通過磨碎活組織所提取的 DNA、 RNA 不能代表特定生理或病理過程中單一同類細(xì)胞的信息。 Vaes[16]等人曾嘗試應(yīng)用基因芯片的方法，找尋骨形成蛋白 2 誘導(dǎo)成骨細(xì)胞分化過程中的標(biāo)記基因，為探尋力學(xué)信號對骨系細(xì)胞基因表達(dá)的影響提供了一個好的思路。（ 3） 由于各學(xué)者多采用體外實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)條件 不盡相同，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可比性較差，有關(guān)體內(nèi)實(shí)驗(yàn)的報道，特別是 力學(xué)刺激對人工種植體 骨界面骨系細(xì)胞基因表達(dá)影響的報道也極為罕見。（ 2） 多條信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路之間存在著密切的耦聯(lián)關(guān)系，不同的力學(xué)信號可能通過這些內(nèi)在相連的信號通路，以不同的方式影響骨系細(xì)胞的反應(yīng)。有研究表明 [1415]：作為細(xì)胞表面重要受體的整合素，通過識別某些胞外基質(zhì)蛋白，介導(dǎo)細(xì)胞與細(xì)胞、細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)的粘附反應(yīng)并接受、轉(zhuǎn)導(dǎo)級聯(lián)信號，并有可能是力學(xué)信號傳遞的通道。成骨細(xì)胞在某些力學(xué)刺激因素作用下表達(dá)一些因子，從而將骨吸收信號傳遞給破骨細(xì)胞的前體細(xì)胞，使之分化發(fā)育并活化，行使骨吸收功能。 對力學(xué)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的研究表明 [1214]：骨系細(xì)胞表面的離子通道在細(xì)胞膜受到力學(xué)作用數(shù)秒或數(shù)分鐘后即可引起 G 蛋白活化、第二信使釋放、蛋白質(zhì)磷酸化、生長因子的分泌、細(xì)胞骨架的變化、細(xì)胞和細(xì)胞外基質(zhì)粘附的重 建，最終導(dǎo)致基因表達(dá)的變化。 多數(shù)實(shí)驗(yàn)是建立在對 OB、 OC 靜態(tài)加載的基礎(chǔ)上，但 動態(tài)載荷對骨改建的影響遠(yuǎn)大于靜態(tài)載荷，已得到很多學(xué)者證實(shí)，即間歇性的周期性力學(xué)刺激對細(xì)胞的增殖分化功能和基因表達(dá)的作用明顯大于持續(xù)性靜態(tài)負(fù)荷的作用 [1011]。 破骨細(xì)胞是骨吸收的主要功能細(xì)胞，傳統(tǒng)認(rèn)為破骨細(xì)胞是一個“惰性細(xì)胞”，對力學(xué)刺激不敏感，主要是通過成骨細(xì)胞感受力學(xué)刺激以后，通過耦聯(lián)機(jī)制影響破骨細(xì)胞的活性、增殖和遷移。 Cillo 等 [8]則針對另外一些重要的基因表達(dá)進(jìn)行了研究：實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)拉伸應(yīng)力可以使 TGFβ和胰島素樣生長因子 II 的 mRNA 表達(dá)增加，堿性成纖維細(xì)胞生長因子表達(dá)減少，且不同的力值和加載時間對這些基因的表達(dá)有不同的影響。 Ikegame 等 [6]發(fā)現(xiàn)：加載 6h 后，骨形成蛋白 4（ BMP4）基因表達(dá)增加，成骨特異性轉(zhuǎn)錄因子 cbfa1/Osf2 也隨著 BMP4 基因表達(dá)開始表達(dá)。其中由應(yīng)力應(yīng)變造成細(xì)胞的生物學(xué)反應(yīng)和變化，引起了人們的關(guān)注[1]，多數(shù)學(xué)者認(rèn)為 [2]： 不同的力學(xué)刺激可以導(dǎo)致成骨細(xì)胞、破骨細(xì)胞活性和數(shù)量的變化，影響骨形成與骨吸收，而這顯然是由于 骨系細(xì)胞基因表達(dá)和 基因調(diào)控發(fā)生變化 的結(jié)果 。 機(jī)械刺激產(chǎn)生的耦合力傳遞到骨組織，使骨系細(xì)胞發(fā)生應(yīng)力應(yīng)變作用，這些變化通過多個信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的轉(zhuǎn)導(dǎo)，導(dǎo)致骨系細(xì)胞產(chǎn)生多種生物學(xué)效應(yīng)并完成骨的 改建。 骨吸收會使種植體與骨組織分離，增加了植入物微粒、細(xì)菌及炎癥介質(zhì)等侵入的機(jī)會，引起炎癥反應(yīng)，加速骨吸收并造成植入體松動，進(jìn)而影響種植體的生存率和生存時間。理想的人工種 植體或裝置應(yīng)以與骨組織緊密結(jié)合 (骨整合 Osseointegration)的形式行使其生理功能 , 然而，仍有部分植入體不能達(dá)到或保持長期的骨整合，導(dǎo)致植入體松動、脫落和并發(fā)癥的產(chǎn)生，除了植入體材料本身的因素之外，負(fù)荷后骨組織的應(yīng)力變化也是重要的影響因素之一，且已引起眾多學(xué)者的關(guān)注。 （一）立項(xiàng)依據(jù)與研究內(nèi)容 項(xiàng)目的立項(xiàng)依據(jù)（附主要的參考文獻(xiàn)目錄）。力學(xué)刺激對植體 骨界面骨系細(xì)胞 mRNA 表達(dá)的影響 Effects of the mRNA expression in implantbone interface bone cells after mechanical stimulate 摘要 在建立力學(xué)刺激骨系細(xì)胞的動物實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷幕A(chǔ)上，利用激光捕獲顯微分離技術(shù)（ LCM） , 獲取動物模型體內(nèi)種植體 — 骨界面區(qū)域的成骨細(xì)胞和破骨細(xì)胞 ,用基因芯片法檢測不同力值的間斷力學(xué)刺激作用下基因表達(dá)譜的時序變化。明確從骨形成到骨破壞這個質(zhì)的變化過程中，基因表達(dá)的差異和 相關(guān)的特異性基因，探討成骨細(xì)胞和破骨細(xì)胞的耦聯(lián)機(jī)制，從系統(tǒng)角度研究生理負(fù)荷促進(jìn)骨形成和超負(fù)荷導(dǎo)致骨破壞的基因調(diào)控機(jī)制的差異，嘗試篩選出與骨形成和骨破壞相關(guān)基因，以為骨生物力學(xué)及骨組織工程學(xué)提供理論依據(jù)，并進(jìn)一步完善負(fù)荷狀態(tài)下骨組織與人工材料界面骨改建機(jī)制的理論，為臨床診斷和防治提供理論先導(dǎo)。 隨著醫(yī)學(xué)科學(xué)的發(fā)展，一些人工種植體或裝置越來越多的被植入骨組織，用于治療病變和修復(fù)缺損，如人工關(guān)節(jié)、牙種植體，以及骨內(nèi)固定裝置等。由于植入體與骨組織之間始終存在一個界面，負(fù)載后界面骨組織的應(yīng)力應(yīng)變與正常骨組織負(fù)載后的應(yīng)力應(yīng)變不同，這種力學(xué)環(huán)境的改變，可能會促進(jìn)骨組織與人工材料的界面發(fā)生適應(yīng)性改建，達(dá)到理想的骨整合；也可能會導(dǎo)致骨組織與人工材料的界面發(fā)生骨吸收。因此，了解力學(xué)刺激對骨組織與人工材料界面骨改建的影響，將有助于解釋臨床觀察到的現(xiàn)象，有助于與骨生物力學(xué)相關(guān)的諸學(xué)科的發(fā)展，如骨折固定、人工關(guān)節(jié)置換、牽張成骨、口腔種植修復(fù)、口腔正畸、骨質(zhì)疏松癥的防治及骨組織工程研究等等。成骨細(xì)胞 (OB)和破骨細(xì)胞 (OC)是骨改建的兩大主要功能細(xì)胞，在應(yīng)力、生長因子、激素等作用下兩者之間相互作用，相互調(diào)控，使骨產(chǎn)生適應(yīng)性地構(gòu)建。目前的研究證據(jù)表明： 體外培養(yǎng)成骨細(xì)胞加載研究證明 [35]：成骨細(xì)胞未受力時 , 早期即刻基因 cfos、cjun 在細(xì)胞靜止期內(nèi)不表達(dá)；受 力學(xué)刺激后初期即明顯增加，其表達(dá)一般與細(xì)胞的增殖分化同時出現(xiàn)，因而其轉(zhuǎn)錄翻譯蛋白可能對其它晚應(yīng)答的基因轉(zhuǎn)錄起調(diào)控作用。 Pavlin等 [7]發(fā)現(xiàn)：加載 24h 后，成骨細(xì)胞中骨鈣蛋白水平輕度下降，但在加載 12d，其表達(dá)增長了 倍，到第 4d 則增長了 7 倍，達(dá)到其增長的最高峰； I 型膠原基因的表達(dá)在加載后第 1d 不明顯，但在第 2d 其表達(dá)增長了 3 倍，并在其后 6d 維持這一水平。顯然成骨細(xì)胞受力后，基因的表達(dá)在一定的時間范圍內(nèi)存在明顯的時序性變化。但是最近的研究表明 [9]： 應(yīng)力可直接導(dǎo)致 體外培養(yǎng)的破骨細(xì)胞 mRNA 表達(dá)的增強(qiáng)，并伴隨著骨吸收能力的增強(qiáng) 。但其原因和機(jī)理尚不清楚?；虮磉_(dá)的變化可能反過來影響信號的轉(zhuǎn)導(dǎo) [13]