细颗粒物对小鼠骨量和骨髓间充质干细胞成骨分化的影响

作     者：田雨晴 连强强 胡云鹏 王玉丹 张浦燊 田发明 Tian Yuqing;Lian Qiangqiang;Hu Yunpeng;Wang Yudan;Zhang Pushen;Tian Faming

作者机构：华北理工大学公共卫生学院唐山063210 河北医科大学骨科石家庄050000 

出 版 物：《卫生研究》 (Journal of Hygiene Research)

年 卷 期：2024年第53卷第1期

页      面：88-94,101页

核心收录：

学科分类：1004[医学-公共卫生与预防医学(可授医学、理学学位)] 100402[医学-劳动卫生与环境卫生学] 10[医学] 

基　　金：国家自然科学基金(No.NSFC81874029) 河北省自然科学基金(No.H2020209266,H2022209054) 河北省普通高校基础科学研究基金(No.JYG2021005) 中央政府引导的河北省地方科技发展基金(No.226Z7709G) 河北省青年人才扶持计划(No.JI-2016-10) 

主　　题：细颗粒物 骨量 成骨分化 骨髓间充质干细胞 

摘      要：目的观察细颗粒物(fine particulate matter,PM_(2.5))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PM_(2.5)染毒组(PM组),每组8只,NS组给予生理盐水,PM组给予14 mg/kg PM_(2.5)悬浊液,每次50μL,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PM_(2.5)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(P0.05)。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ColⅠ(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(P0.05)。结论PM_(2.5)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。