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研究背景与目的:骨质疏松症(Osteoporosis,OP)是常见的骨代谢相关疾病,成骨细胞(osteoblast,OB)的增殖和分化受到抑制导致骨形成能力减弱,以及破骨细胞(Osteoclast,OC)随着年龄增加及体内激素变化导致骨吸收能力增加,可能是骨质疏松症发生的主要原因。一些基因和蛋白表达的变化直接影响破骨细胞和成骨细胞的增殖及分化,进一步影响骨形成和骨吸收,RANKL是破骨细胞增殖和分化过程中至关重要的因子,RANKL作用于前破骨细胞膜上的RANK受体,将信号传递给肿瘤坏死因子相关受体因子(tumor necrosis factor receptor-associated factors,TRAF6),TRAF6是破骨细胞形成过程重要的衔接分子能引起下游信号的链式反应,从而促进其分化、增殖及骨吸收作用。抗酒石酸酸性磷酸酶(tartrate-resistant acid phosphatase,TRAP)活性的强弱反应破骨细胞分化及骨吸收功能的强弱,是破骨细胞分化成熟的标志,TRAP阳性的多核细胞可视为成熟的破骨细胞。作为成骨细胞分化的特异性转录因子的Runx2,许多成骨基因的表达与其有关,同时,它对成骨细胞分泌胞外基质具有促进作用。Osterix作为Runx2的下游转录因子,其主要作用就是作为成骨细胞骨形成的因子直接调控成骨细胞的骨形成。研究成骨细胞和破骨细胞生物活性,探索治疗骨质疏松症高效而副作用少的药物是科研人员骨代谢研究的主要目标。作为生长转化因子-β(TGF-β)的超家族成员——生长分化因子11(GDF11),它在骨骼系统、神经系统等多个系统以及肾脏等器官的发育中都有参与,同时,骨骼系统也有其基因及蛋白的表达。但目前关于其对骨骼代谢的影响并不十分明确,本研究的主要目的是探讨GDF11对成骨样细胞和破骨样细胞的影响及作用机制。材料与方法:第一部分:将破骨样细胞分为空白对照组、0.1、1、2、5、10、20、40ng/ml GDF11组干预细胞,CCK-8法检测破骨样细胞的增殖情况;抗酒石酸酸性磷酸酶染色检测破骨样细胞的分化情况;骨磨片吸收实验测定细胞骨吸收能力;qPCR技术测定破骨样细胞RANK、TRAF6和p38 mRNA的表达。第二部分:培养UMR106细胞,将其分为空白对照组和实验组。实验组分3组:GDF11组、GDF11+siRNA组和siRNA组,分别检测细胞增殖情况和Runx2和Osterix mRNA的表达。结果:第一部分1.在400倍镜下RAW264.7细胞,可看到胞内多个圆形的核,胞质透亮,与破骨细胞的形态特征和生长趋势相似。2.与对照相比,浓度为0.1、1及2ng/ml的GDF11促进细胞的增殖,40ng/ml GDF11抑制细胞的增殖。3.与对照组相比,GDF11组TRAP阳性的多核破骨细胞数占比明显增多。4.与对照组相比,各实验组骨吸收孔数相较于对照组均明显提高。5.与对照组相比,GDF11组、GDF11+RANKL组和RANKL组细胞RANK和TRAF6 mRNA表达量均显著提高;GDF11组和RANKL组细胞p38 mRNA表达量显著提高。第二部分1.与对照组相比,siRNA转染组Runx2 mRNA表达量明显下降。2.与对照组比,GDF11组细胞增殖显著;GDF11+siRNA以及siRNA组细胞增殖被抑制;与GDF11组相比,siRNA+GDF11和siRNA细胞增殖明显减少。3.与对照组相比,GDF11组细胞Runx2、Osterix mRNA表达量显著提高;而GDF11+siRNA组和siRNA组细胞Runx2、Osterix mRNA表达量明显降低;与GDF11组相比,GDF11+siRNA和siRNA组细胞Runx2、Osterix mRNA表达量显著降低。结论:1.GDF11促进RAW264.7破骨样细胞增殖。2.GDF11提高了破骨相关基因RANK、TRAF6和P38mRNA的表达,促进了破骨样细胞的骨吸收活性。3.GDF11通过促进Runx2信号通路提高Osterix的表达,进而促进成骨样细胞UMR106细胞的增殖。