基本信息
- 项目名称：
- Na+对幼鼠骨骼生长的影响及其分子机理研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 本研究旨在探讨高、低Na+饮食对幼年大鼠骨骼生长的影响，继而研究其内在机理，首先应用骨形态计量学，研究不同浓度钠离子对幼鼠骨骼生长的影响。然后检测Na+对大鼠成骨细胞Ob成骨功能的调节，及其相关基因mRNA的变化，以探讨其内在机制
- 详细介绍：
- 目的: 应用骨形态计量学，研究不同浓度Na+对幼鼠骨骼生长的影响，并探讨其机理，包括Na+对大鼠成骨细胞成骨功能的调节，及其相关基因mRNA的相应变化。方法: 体内实验： 5周龄雌性SD大鼠18只，随机分为3组，分别喂饲含钠量不同的鼠粮，正常组含Na+1%，高钠组含Na+8%，低钠组含Na+0.13%，连续喂养60天。每日监测饮水量、食量及定期测量体重。实验结束，动物处死取左侧胫骨分成两段，进行不脱钙骨包埋，骨形态计量学分析骨生长情况。体外实验：分别应用CCK-8试剂盒和AKP试剂盒检测5种不同浓度Na+对成骨细胞增殖和分化的影响。再从中选用低（1×10-4mol/L），中（0.1 mol/L），高（0.5 mol/L）3种浓度，于处理细胞15min、30min及2h时，通过RT-PCR测定Na+对成骨功能相关基因OPN，Cbfa1 mRNA转录的影响。结果: 体内实验：胫骨上段松质骨：低钠组骨小梁面积百分数（BV/TV）高于正常组（P<0.05），高钠组与对照组比无统计学差异。 而高钠组较低钠组骨小梁厚度减小（p<0.05）。与正常组比，低钠组动态参数中骨形成率明显升高（P<0.05），破骨细胞数量及其贴壁周长明显降低（P<0.05）。高钠组与正常组相比无显著性差异, 高、低钠组比较，亦无明显差异。体外实验： 在1×10-4mol/L至1 mol/L浓度范围内，Na+对成骨细胞增殖无明显影响。但与正常组相比，低浓度Na+能明显促进成骨细胞分化，使AKP活性增加，高浓度则呈抑制作用。RT-PCR检测结果示：经处理2h后，与正常组相比，低浓度Na+显著地上调OPN,Cbfa1 mRNA的转录，高浓度组亦呈抑制作用。然而OPN,Cbfa1基因对Na+调节做出反应所需的时间存在差异，Cbfal基因在经处理30min时即可出现mRNA转录变化，而OPN基因则在处理2h时才出现相应改变。结论: 低钠饮食通过促进骨形成，抑制骨吸收而有利于幼鼠骨骼生长，其机理是Na+调节成骨关功能基因OPN,Cbfa1的转录，进而调节成骨细胞成骨功能，且调节初期各基因转录变化具有时间差异。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 本研究旨在探讨高、低Na+饮食对幼年大鼠骨骼生长的影响，继而研究其内在机理，首先应用骨形态计量学，研究不同浓度钠离子对幼鼠骨骼生长的影响。然后检测Na+对大鼠成骨细胞Ob成骨功能的调节，及其相关基因mRNA的变化，以探讨其内在机制。
科学性、先进性及独特之处
- Na+摄入异常已经被证实与骨质疏松症的发生发展有关，然而Na+如何影响骨代谢异常的内在机制未明，更加缺乏针对Na+摄入异常对骨骼成长的影响研究。本研究应用骨组织形态计量学先从实验动物整体水平分析Na+摄入对幼年期骨骼生长的影响，再用血清药理学、分子生物学从细胞水平和分子水平对其机制开展了全面、多层次的探讨，实验结果科学可信，研究内容处于国内外领先水平。
应用价值和现实意义
- 钠盐是人类不可缺少的食品，很容易通过食物摄入人体而致Na+摄入增高、降低的状况。Na+摄入异常已经被证实与高血压、心血管疾病及骨质疏松有关。然而Na+摄入对幼年期骨骼生长的影响尚无定论，而且Na+如何影响骨量增减的内在机制也未明。本研究明确了低Na+饮食能促进大鼠幼年期骨骼生长，对人类儿童的饮食规范有一定的指导作用；而对其机制的探讨也有助于我们了解Na+与骨骼生长间的内在联系。
学术论文摘要
- 目的: 应用骨形态计量学，研究不同浓度Na+对幼鼠骨骼生长的影响，并探讨其机理，包括Na+对大鼠成骨细胞成骨功能的调节，及其相关基因mRNA的相应变化。方法: 体内实验和体外实验.结论: 低钠饮食通过促进骨形成，抑制骨吸收而有利于幼鼠骨骼生长，其机理是Na+调节成骨关功能基因OPN,Cbfa1的转录，进而调节成骨细胞成骨功能，且调节初期各基因转录变化具有时间差异。
获奖情况
- 作品已受《广东医学》接收，将于近期发表；并撰写英文文章，目前投稿于《Nutrition Research》。
鉴定结果
- 无
参考文献
- [1] He FJ, MacGregor GA. A comprehensive review on salt and health and current experience of worldwide salt reduction programmes. J Hum Hypertens. 2009;23:363-84. [2] Caudarella R, Vescini F, Rizzoli E, Francucci CM. Salt intake, hypertension, and osteoporosis. J Endocrinol Invest. 2009;32:15-20. [3] Robert P, Heaney M D. Role of Dietary Sodium in Osteoporosis. Journal of the American College of Nutrition, 2006, 25(3):271–276. [4] Karppanen H, Mervaala E. Sodium intake and hypertension. Prog Cardiovasc Dis. 2006;49:59-75. [5]Laatikainen T, Pietinen P, Valsta L, Sundvall J, Reinivuo H, Tuomilehto J. Sodium in the Finnish diet: 20-year trends in urinary sodium excretion among the adult population. Eur J Clin Nutr. 2006;60:965-70. [6] Carbone LD, Barrow KD, Bush AJ, Boatright MD, Michelson JA, Pitts KA, Pintea VN, Kang AH, Watsky MA. Effects of a low sodium diet on bone metabolism. Bone Miner Metab. 2005;23:506-13
同类课题研究水平概述
- 钠盐是人类日常生活中不可缺少的食品，常用作食物的添加剂、调味剂等，很容易通过食物摄入人体而致Na+摄入增高、降低的状况。Na+摄入异常已经被证实与一些病变有关，包括高血压、心血管疾病，近年来国外有临床研究表明过量的Na+摄入会导致人体血液中钙含量的降低，从而引发骨质疏松症。国内外对Na+摄入的研究侧重于高血压、糖尿病等疾病，较少关注其与骨的关系。更缺乏Na+对幼年期骨骼生长影响的研究。本实验采用骨形态计量学，研究Na+的摄入量不同在幼年期是否会对骨组织的生长发育存在不同影响。实验证实低钠饮食通过促进骨形成，抑制骨吸收而有利于幼年大鼠骨骼的生长。然而Na+如何影响骨量增减的内在机制未明，在此基础上，我们进一步探讨了其分子机理。成骨细胞是骨形成的主要功能细胞，受很多因素和骨组织局部调节因子的影响和调节，在骨的新陈代谢中发挥着重要作用：它不仅调节新骨形成，还间接调节破骨细胞的骨吸收功能，其数量和功能变化直接影响代谢性骨病的发生、发展和预后，因此，成骨细胞是目前大多数骨代谢机理研究及药物治疗的主要靶细胞之一。通过研究Na+对大鼠成骨细胞中成骨功能的调节作用，及其相关基因的变化,可探讨Na+对骨量增减的调节，及其内在的调节机制。
