镉作为广泛存在的重金属污染物,通常以镉离子的形式通过钙离子泵、离子通道型受体等进入细胞,进而影响胞内钙离子分布。胞内钙离子浓度改变引起CaMK Ⅱ表达水平的变化以及内质网应激反应。而CaMK Ⅱ在成骨细胞凋亡和内质网应激中的作用鲜有报道。为了研究镉致钙稳态失衡引起内质网应激产生的影响,原代成骨细胞暴露于镉及内质网钙离子通道抑制剂2-APB,流式细胞术测定细胞内钙离子浓度,RTCA检测细胞存活率,蛋白免疫印迹法检测UPR相关蛋白的表达。结果表明2 μmol/L醋酸镉、50μmol/L 2-APB及其共处理成骨细胞后,与对照组相比,镉处理导致细胞存活率显著降低,且伴随着细胞内钙离子浓度升高(P<0.01); 2-APB与镉共处理组和镉处理组相比,细胞内钙离子浓度显著降低(P＜0.01)；不同浓度的醋酸镉(0、0.25、0.5、1、2、5、10μmol/L)处理6h或2μmol/L醋酸镉处理成骨细胞不同时间(0、0.5、1、5、10、30 min或2、4、6 h)后,与对照组相比,2μmol/L醋酸镉处理成骨细胞6小时能显著提高BiP、ATF4、CHOP三个蛋白的表达水平(P)＜0.05或P＜0.01)。为了研究镉对成骨细胞CaMKⅡ表达的影响及CaMKⅡ在镉致内质网应激中的作用,原代成骨细胞暴露于镉、2-APB或CaMKⅡ抑制剂KN93, RTCA检测细胞存活率,蛋白免疫印迹法检测CaMKⅡ、P-CaMKⅡ和UPR相关蛋白的表达。结果表明与对照组相比,2μmol/L醋酸镉处理成骨细胞6小时能显著提高CaMKⅡ的磷酸化水平；与镉处理组相比,2-APB与镉共处理组显著降低CaMKⅡ的磷酸化水平;而KN93与镉共处理组显著提高细胞存活率,且显著降低了ATF4和CHOP蛋白的表达(P＜0.05或P＜0.01)。为了研究镉致成骨细胞凋亡的过程中内质网应激和CaMKⅡ的作用,成骨细胞暴露于镉、2-APB或KN93,流式细胞术检测细胞凋亡率,双苯酰亚胺(Hoechst 33258)染色观察细胞核形态,蛋白免疫印迹法检测Caspase-12、3, Bax和Bcl-2蛋白的表达。结果表明2 μmol/L镉暴露成骨细胞6h后,细胞凋亡率、Caspase-12、3蛋白活化水平和Bax/Bcl-2水平极显著高于对照组(P<0.01); 2-APB与镉共处理组以及KN93与镉共处理组细胞凋亡率、Caspase-12、3蛋白活化水平和Bax/Bcl-2水平极显著低于镉处理组(P<0.01); Hoechst 33258染色结果与上述一致。综上所述,镉通过引发内质网释放钙离子造成胞浆钙超载,诱导内质网应激反应,最后通过Caspase-12、3以及BCL-2家族蛋白途径导致原代大鼠成骨细胞凋亡；CaMKⅡ参与这个过程并发挥重要作用。