压缩力通过TGF-β3/Smad-MAPK信号轴调控MC3T3-E1细胞成骨分化的机制研究

为解决正畸力学刺激中TGF-β3介导成骨细胞应答机制不明的科学问题，研究人员开展压缩力（0.5-2.0 g/cm2）对MC3T3-E1细胞TGF-β3信号通路的调控研究。发现1.0 g/cm2压力可特异性激活Smad2/3、ERK1/2、p38磷酸化，上调COX-2、IL-6、Runx2表达，该效应可被TGF-β3 siRNA阻断，揭示了机械力通过TGF-β3调控炎症因子与骨转录因子的新机制。

　　

转化生长因子-β3（TGF-β3）作为骨形成的关键调控因子，其在机械应力诱导的成骨细胞响应中的作用仍待阐明。研究团队对MC3T3-E1细胞施加0.5、1.0、2.0 g/cm²梯度压缩力30分钟至2小时，发现1.0 g/cm²作用1小时能显著提升TGF-β3表达水平，而其他压力条件无此效应。Western blot检测显示，该特定压力强度同步激活Smad依赖通路（Smad2/3磷酸化）和MAPK通路（ERK1/2、p38磷酸化），并显著上调环氧合酶-2（COX-2）、白介素-6（IL-6）及成骨关键转录因子Runx2的表达。通过TGF-β3小干扰RNA（siRNA）预处理实验，证实上述分子事件均依赖于TGF-β3信号激活。这些发现首次阐明1.0 g/cm²机械压缩力通过TGF-β3双重激活Smad和MAPK信号级联，进而协调炎症反应与成骨分化的精密调控网络，为正畸治疗中力学刺激的精准调控提供理论依据。