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研究背景:绝经后骨质疏松症(postmenopausal osteoporosis,PMO),又被称为Ⅰ型骨质疏松,是一种与体内雌激素水平缺乏有关的常见代谢性骨疾病。慢性牙周炎是PMO的常见伴发疾病,临床上表现为进行性牙周附着丧失和牙槽骨吸收,这对口腔正畸、种植、修复等学科的治疗有不同程度的影响。骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells,BMMSCs)具有自我更新能力以及多向分化潜能,在不同的体外诱导条件下,能够分化为成骨细胞、成脂细胞、成软骨细胞等。因此,BMMSCs在骨组织代谢以及稳态平衡中发挥重要作用。有学者认为骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells,BMMSCs)功能异常在PMO的发生发展过程中发挥重要作用。骨质疏松来源的BMMSCs增殖和成骨分化能力降低、但成脂能力升高,这与骨质疏松状态下骨髓腔中骨量减少脂肪量增加这一现象相符。甲状旁腺激素(parathyroid hormone,PTH)是一种调节体内骨代谢的重要激素,具有促进骨形成和骨吸收的双重效应:大剂量持续给予PTH诱发骨吸收,小剂量间断给予PTH刺激骨生成。但相关作用机制尚不十分明确,这影响了PTH治疗骨质疏松的临床应用。以往PTH调节骨代谢的研究大多关注的是成骨细胞,关于PTH对BMMSCs的生物学特性影响,我们知之甚少。研究目的:本研究拟观察去势大鼠体内小剂量间断注射PTH后,骨髓微环境尤其是BMMSCs增殖分化等生物学特性的改变,从细胞水平揭示小剂量间断PTH促进骨形成的相关机制,从而为其临床应用提供更多的实验依据。研究内容:(1)研究小剂量间断PTH刺激对去势大鼠骨量和骨组织形态的影响;(2)研究小剂量间断PTH刺激对去势大鼠BMMSCs增殖凋亡特性的影响;(3)研究小剂量间断PTH刺激对去势大鼠BMMSCs多向分化能力的影响。研究方法:(1)通过卵巢切除法建立绝经后骨质疏松大鼠模型,去势术后6周开始皮下注射PTH1-34,持续5周。采用Micro-CT和组织染色相结合的方法对模型进行评估,并比较假手术组(Sham组)、去势组(OVX组)和去势后加PTH1-34组(OVX+PTH1-34组)的骨量和骨组织形态。(2)采用全骨髓贴壁法分离培养Sham组、OVX组、OVX+PTH1-34组BMMSCs,并从细胞形态学和细胞免疫分子表型等方面对获得的细胞进行鉴定。(3)通过流式细胞术、生长曲线、体外成骨成脂诱导分化实验,比较三组BMMSCs的生物学特性。研究结果:(1)通过Micro-CT扫描和三维重建,发现OVX组较Sham组骨体积分数(BV/TV)、骨小梁厚度(Tb.Th)、骨表面积/骨体积(BS/BV)明显降低,同时骨组织HE染色可见OVX组大鼠骨小梁排列紊乱且数目减少,这提示骨质疏松动物模型构建成功。OVX加PTH1-34组骨体积分数(BV/TV)、骨小梁厚度(Tb.Th)、骨表面积/骨体积(BS/BV)明显大于OVX组,同时骨组织HE染色显示OVX加PTH1-34组大鼠骨小梁数目较OVX组增加,排列也较规整,进一步证实了PTH1-34的促骨形成作用。(2)光学显微镜下可见三组BMMSCs均呈典型的纺锤形漩涡状细胞形态,但OVX组较Sham组BMMSCs细胞体积略大且更圆,OVX加PTH1-34组BMMSCs细胞形态更接近Sham组。流式细胞仪分析三组实验细胞均表达正常间充质干细胞表面标志物,不表达造血系细胞标志物,提示实验获取细胞是高纯度BMMSCs。(3)通过比较三组BMMSCs的生长曲线、S期细胞比例以及凋亡率发现,OVX加PTH1-34组BMMSCs的增殖能力较OVX组明显增强,凋亡率明显降低;三组BMMSCs成骨诱导后,ALP染色、茜素红染色、钙结节定量分析以及成骨相关基因检测显示,OVX加PTH1-34组BMMSCs成骨能力明显高于OVX组;成脂诱导后,油性O染色以及成脂相关基因检测显示OVX加PTH1-34组BMMSCs成脂能力明显低于OVX组。结论:(1)小剂量间断PTH刺激可以有效改善去势大鼠骨量和骨组织形态;(2)小剂量间断PTH刺激可以明显增强去势大鼠BMMSCs的增殖能力,并对其凋亡有一定的抑制作用;(3)小剂量间断PTH刺激可以显著增强去势大鼠BMMSCs的成骨分化能力,并可抑制其成脂分化能力。