背景:随着现代社会生活的改变,骨质疏松症、骨折延迟愈合和骨折不愈合的发病率逐年上升。机械应力在骨的形成、骨的塑形及骨动态平衡的维持中都发挥着重要作用,但这过程离不开雌激素的协同作用及相关信号分子对力学信号的传导。因此,研究和阐明机械应力和雌激素对成骨细胞作用的具体机制对骨质疏松症、骨折延迟愈合和骨折不愈合的预防和治疗有重要意义。流体剪切力是研究最多的一种机械应力模式。本实验室前期研究已表明,流体剪切力可以通过活化ERK5促进成骨细胞的增殖,但其具体分子机制知之甚少。目的:在本实验中对小鼠成骨MC3T3-E1细胞加载12dyne/cm2的流体剪切力,验证流体剪切力通过活化ERK5促进了成骨细胞的增殖,并探索下一步实验中流体剪切力的加载时间;研究雌激素受体α(ER-α)在流体剪切力促进细胞外信号调节激酶5(ERK5)活化中的作用;探索ER-α-ERK5信号通路在成骨细胞增殖中的具体分子机制。方法:给予小鼠成骨MC3T3-E1细胞孵育特异性ER-α抑制剂MPP(methyl-piperidino-pyrazole,1μmol/L),孵育高选择性ERK5活性抑制剂XMD8-92(5μmol/L),和/或加载12 dyn/cm2流体剪切力处理。采用MTT实验检测成骨细胞的增殖活性,采用蛋白免疫印记实验检测ER-α、ERK5、p-ERK5、Cyclin D1(细胞周期蛋白)和CDK4(细胞周期蛋白依赖性激酶)蛋白的表达水平。结果:生理强度(12 dyn/cm2)的流体剪切力作用于成骨MC3T3-E1细胞60min后能显著促进成骨细胞增殖,促进Cyclin D1和CDK4的表达;同时ER-α和p-ERK5的表达显著增加。成骨细胞孵育MPP抑制ER-α后,p-ERK5的表达显著下降,Cyclin D1和CDK4表达也显著降低。孵育XMD8-92抑制ERK5活性后,流体剪切力促进的成骨细胞中Cyclin D1和CDK4表达水平显著下降。结论:ER-α介导流体剪切力对小鼠成骨MC3T3-E1细胞ERK5的活化;流体剪切力通过ER-α-ERK5信号通路上调Cyclin D1和CDK4的表达水平,最终导致成骨MC3T3-E1细胞增殖。