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研究目的:骨质疏松是一种全身性骨量减少、骨微结构退化、骨强度降低及骨脆性增加的骨代谢疾病。人口的老龄化致使骨质疏松的发病率逐年上升,已成为全球性的重要公共卫生问题之一。目前全球至少有50%的绝经后女性正饱受骨质疏松的困扰,药物治疗虽能缓解骨质流失,但却难以治愈且具有毒副作用。因此,如何更好地预防及治疗骨质疏松至关重要。近年有研究表明,microRNAs(miRNAs)能够参与成骨细胞及破骨细胞增殖及分化的调控,调节骨形成与骨吸收之间的平衡,在骨质疏松的发病过程中发挥重要作用。运动能够促进骨形成,防治骨质疏松,但其确切机制尚未清楚,运动是否能够通过miRNAs促进骨形成还未见报道。本研究旨在明确运动是否会诱导骨骼miRNAs表达发生改变,并在此基础上筛选与骨质疏松密切相关的miRNAs并研究该miRNA在运动促进骨形成中的作用,为骨质疏松的运动防治提供理论依据。研究方法:实验1.将7周龄的雄性C57BL/6小鼠随机分为运动组及对照组,运动组进行5周中等强度的跑台运动干预(第一周进行预适应运动,起始跑速为12 m/分钟,逐日增加跑速及时间,第二周起跑速调整为18 m/分钟,跑台坡度为5°,每天运动时间50分钟,每周6天),对照组不进行运动干预。运动干预结束后第二天提取小鼠胫骨RNA进行miRNAs测序,筛选差异表达的miRNAs并通过q PCR进一步验证部分差异表达的miRNAs;实验2.(1)在实验1的基础上筛选出与骨质疏松密切相关的miR-214,体外提取C57BL/6小鼠成骨细胞培养并采用Flexcell 5000细胞牵张仪对成骨细胞进行机械应力刺激(机械应力干预方案:3%牵张强度,频率为0.5 Hz,干预时间为4小时),观察不同周期的机械牵张力对成骨细胞miR-214及相关成骨因子表达的影响;(2)使用agomir-214在成骨细胞中过表达mi R-214,而后进行机械牵张力刺激,观察牵张力刺激下过表达mi R-214对成骨细胞成骨分化的影响,通过ALP染色及茜素红染色观察ALP活性及成骨细胞成骨分化后期的钙化结节,通过q PCR观察ALP、ATF4、β-catenin等相关成骨因子及RANKL、RANK等相关骨吸收因子的基因表达,通过Western Blot检测相关成骨因子及miR-214靶基因的蛋白表达,具体分组为静置对照组(C)、牵张组(S)、过表达miR-214静置组(CA)、过表达miR-214牵张组(SA)、过表达阴性对照组(CN)以及过表达阴性对照牵张组(SN)。研究结果:1.与对照组相比,运动组小鼠胫骨miR-214、miR-146a、miR-199a、let-7a等microRNAs表达显著下调(P<0.05),采用q PCR对部分差异表达的microRNAs进一步验证后发现,运动组胫骨mi R-214、miR-199a以及miR-30d表达显著下调,而miR-31则显著上调(P<0.01);2.机械应力能够显著下调成骨细胞中miR-214的表达,上调ATF4、Osterix、ALP等成骨因子的基因表达(P<0.05),上调miR-214靶基因Osterix及Pten的蛋白表达(P<0.05),促进成骨分化;3.使用Agomir-214在成骨细胞过表达miR-214后,成骨细胞中miR-214水平显著上升,而Osterix及Wnt1等成骨因子的蛋白表达虽有下调趋势但无显著性差异,Pten蛋白表达显著下调(P<0.05);4.ALP染色及茜素红染色结果表明,在所有牵张干预的组别(S/SA/SN)中,成骨细胞ALP活性及钙化结节数量均高于对应的静置对照组(C/CA/CN),其中S组及SN组ALP活性及钙化结节数量显著高于C组及CN组(P<0.01);5.S组及SN组成骨细胞中ATF-4、β-catenin、LRP5的基因表达以及Osterix、Pten的蛋白表达与C组及CN组比较显著上调(P<0.05),M-CSF、RANKL及RANK的基因表达则显著下调(P<0.05)。与SN组比较,过表达214的SA组成骨细胞LRP5及β-catenin基因表达显著下调(P<0.01),RANK的基因表达显著上调(P<0.05)。研究结论:1.运动能够诱导骨骼中miRNAs差异表达,抑制骨骼内源性miR-214的表达可能是运动促进骨形成,进而防治骨质疏松的途径之一;2.机械牵张力能够抑制成骨细胞中miR-214的表达,促进相关成骨因子的表达,抑制相关骨吸收因子的基因表达,进而促进成骨细胞成骨分化;3.过表达miR-214能够抑制相关成骨因子的表达,促进相关骨吸收因子的基因表达,抑制骨形成,且削弱机械牵张力对成骨细胞的促成骨效应。