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目的低强度脉冲超声(low-intensity pulsed ultrasound,LIPUS)作为一种经皮传递的非侵入性的机械能,可以加快并加强新鲜骨折的愈合,对于延迟愈合与骨不连有较好疗效。LIPUS能够促进骨髓间充质干细胞(bone marrow stromal cells,BMSCs)的成骨分化,而BMSCs是一类具有强大的增殖能力和多向分化潜能的干细胞,在骨折愈合过程中发挥着重要作用,但具体作用机制尚不清楚。瞬时受体电位M7 (transient receptorpotential melastatin 7,Trpm7)是机械敏感的质膜钙通道,参与调节细胞的增殖、分化、迁移、粘附、凋亡等生理功能。故本研究拟探讨机械敏感离子通道TRPM7在LIPUS促BMSCs成骨分化过程中的作用及相关分子机制。方法成骨分化诱导培养基培养小鼠BMSCs,ALP和茜素红染色比较对照组和LIPUS处理组成骨分化能力的差异,qPCR和WB检测成骨分化相关基因和蛋白在LIPUS作用后表达的变化。qPCR和WB检测LIPUS处理后.TRPM7表达水平与对照组的差异;免疫荧光检测LIPUS作用后TRPM7细胞内表达部位和水平。构建小鼠TRPM7siRNA干扰腺病毒载体,WB验证其干扰效率。ALP活性读数、ALP染色和茜素红染色检测siRNA病毒处理对细胞成骨分化能力的影响;WB检测应用siRNA对TRPM7与成骨分化相关基因蛋白表达的差异。随后应用Fluo-4试剂,流式细胞术检测LIPUS作用后胞内钙离子浓度变化情况以及应用siRNA对LIPUS作用后的胞内钙离子浓度变化的影响。激光共聚焦观察LIPUS处理后细胞骨架F-actin的形态改变以及加入TRPM7 siRNA对这个过程的影响。结果 LIPUS处理后细胞ALP和茜素红染色都明显增强;成骨分化相关基因mRNA和蛋白表达均明显增加(**P<0.01,***P<0.001)。qPCR和WB检测发现LIPUS处理后TRPM7表达明显升高(*P<0.05);免疫荧光染色显示LIPUS作用后TRPM7表达量增加,主要表达在胞浆内。随后WB成功验证小鼠TRPM7siRNA干扰腺病毒载体效率,ALP染色与茜素红染色发现应用siRNA后,LIPUS作用阳性染色明显减少且ALP活性明显下降(**P<0.01)。WB检测显示siRNA处理后LIPUS促成骨分化相关基因蛋白表达作用明显降低(*P<0.05,**P<0.01,***P<0.001)。流式检测发现LIPUS作用后胞内钙离子浓度明显升高;应用TRPM7 siRNA后LIPUS作用引起的胞内钙离子浓度变化明显受到抑制。激光共聚焦可以观察到LIPUS处理后束状F-actin逐渐解聚,应力纤维形成减少;而TRPM7siRNA作用后,LIPUS促微丝解聚得到了抑制。结论 LIPUS能够促进BMSCs的成骨分化,机械敏感离子通道TRPM7在LIPUS促成骨分化过程中的重要作用,且LIPUS处理引起胞内钙离子浓度变化和细胞骨架微丝的解聚可能通过TRPM7参与调节。本实验不仅为LIPUS促MSCs成骨分化这一理论提供了新的支持,也为这一耐受性良好、无创且操作简便的治疗方法在临床上的应用奠定了理论及实验基础。