甲状旁腺激素(PTH)作为体内钙平衡和骨重建的一种主要调节因子,可以同时兼具两种截然相反的功能,既促进骨形成,又促进骨吸收以此加强骨的转换.体外结果指出,到底哪一种作用起主导地位取决于所使用的剂量、作用的时间、以及细胞所处的分化阶段等因素.那么,电基因转移方法是促进其骨形成还是促进骨吸收呢?这也是我们首先必须解决的问题.另外,PTH的N端氨基酸对其功能的重要性,决定了其分泌表达的加工模式的特殊性.PTH的前体包括25个氨基酸的信号肽、6个氨基酸的原肽以及84个氨基酸的成熟肽,其中6个氨基酸组成的原肽是保证有功能甲状旁腺激素分泌的关键因素.因此,在进行骨质疏松治疗的研究前,我们构建了不同的融合载体,进行了基因治疗中功能甲状旁腺激素的分泌的研究.通过比较具天然分泌序列的结构和删除了原肽序列的结构发现,删除原肽后,PTH的表达和分泌都明显减少,肌肉中PTH的量不到天然结构表达的八分之一,而在血液中根本就无法检测到PTH的存在.功能分析也显示出删除原肽后的表达产物不具应有的功能,其对骨矿物含量和骨力学性能的影响与卵巢切除的小鼠和转空载体的小鼠之间没有显著区别.同时,我们也用胰岛素的信号肽来分泌含有原肽和不含原肽的PTH,结果指出,它们对PTH的表达和分泌不存在差异,但表达产物的功能发挥却必须有原肽的存在.但当把胰岛素分泌肽引导PTH表达的载体和PTH分泌肽引导表达的载体进行比较时却发现,胰岛素分泌肽能在肌肉中合成更多的PTH,但PTH的天然结构却指导了更多的PTH分泌到了血循环系统之中.另外,用PTH的两种分泌肽来引导分泌胰岛素原时,无论在肌肉组织还是在血液中蛋白的表达量都没有差异,而且在功能上也没有对模型动物产生不同的影响.这说明PTH的两种分泌结构都是可以作为单独的分泌单位起作用的,但如果既要求保证有高的分泌效率,又要求使表达产物有最佳的功能效果的话,那么PTH的分泌肽、原肽、和成熟的PTH三者之间就是最有效的整体功能单位.在选择了最佳的表达载体的情况下,我们接着进行了骨质疏松的基因治疗研究.通过裸质粒的电基因转移,成功地转染了骨质疏松鼠的骨四头肌.并用RT-PCR和放免分析的方法同时验证了转移基因的表达.同时我们也设立了雌激素治疗的对照组,用来比较转基因的治疗效果.骨矿物含量分析表明,PTH和雌激素都有防止骨量丢失的功能,但雌激素能更好地增加骨量.然而,三点弯曲测试却说明PTH基因的表达产物更能改善骨的机械性能,与卵巢切除的对照组比较,PTH使骨的最大载荷增加了38.4﹪,而雌激素治疗只增加了33.4﹪(每个实验组动物为8只小鼠).另外,PTH对骨刚性和骨最大能量吸收的改善也要好于雌激素的治疗.这些结果说明利用PTH的电基因转移方法对雌激素缺陷诱导的骨质疏松小鼠具有很好的治疗效果,这也为该技术最终应用于临床提供了很好的理论基础.