硬化蛋白在内翻畸形膝关节内外侧胫骨平台软骨下骨中的表达差异及其意义

目的比较内翻畸形膝关节骨关节炎内、外侧胫骨平台软骨下骨中硬化蛋白表达差异,探讨其发生机制及意义。方法取2015年3月—10月20例接受人工全膝关节置换术的内翻畸形膝关节骨关节炎患者自愿捐赠的胫骨平台标本。其中,男8例,女12例;年龄61~78岁,平均67.8岁。病程2~5年,平均3.2年。术前均摄膝关节X线片,测量内翻角为12.0~25.5°,平均17.6°;Kellgren-Lawrance分级:Ⅲ级5例、Ⅳ级15例,均以内侧间室病变为主。取内、外侧胫骨平台软骨下骨行Micro-CT检查,比较骨结构变化差异;测量骨体积分数(bone volume/total volume,BV/TV)、骨小梁数量(trabecular number,Tb.N)、骨小梁厚度(trabecular thickness,Tb.Th)、结构模型指数(structure model index,SMI)、骨小梁分离度(trabecular separation,Tb.Sp);行免疫组织化学染色及实时荧光定量PCR检测硬化蛋白以及sost基因表达水平。结果 Micro-CT显示,与外侧软骨下骨相比,内侧软骨下骨骨量增加,孔隙减少;内侧软骨下骨BV/TV、Tb.N、Tb.Th较外侧显著增高,SMI、Tb.Sp较外侧显著降低,比较差异均有统计学意义(P0.05)。实时荧光定量PCR检测,内侧胫骨平台软骨下骨中sost基因表达为1.000,外侧为4.157±2.790,比较差异有统计学意义(t=2.371,P=0.040)。内侧软骨下骨中硬化蛋白表达阳性细胞所占百分比为7.20%±0.04%,较外侧软骨下骨(52.00%±0.19%)显著降低,比较差异有统计学意义(t=5.094,P=0.005)。结论内翻畸形膝关节骨关节炎患者的内侧胫骨平台软骨下骨成骨增加,硬化蛋白表达降低可能是促进骨重塑、加重膝内翻畸形的一个重要因素。     

PM2.5对去势后雌性SD大鼠骨微结构micro-CT的影响

目的探讨不同浓度的PM_(2.5)暴露对去势SD雌性大鼠骨微结构的影响。方法用不同浓度(35、70、150μg/m3)的PM_(2.5)对SD大鼠进行气道滴注,随机分为低剂量组、中剂量组和高剂量组,滴注后5个月末行去势手术;滴注后9个月末取股骨、胫骨、腰椎,运用显微计算机断层扫描术(micro-CT)分别检测三者骨微结构。结果与对照组相比,PM_(2.5)暴露组胫骨、股骨、腰椎的骨小梁骨密度(Tb.BMD)减小、骨体积分数(BV/TV)减小、结构模型指数(SMI)增大、骨小梁厚度(Tb.Th)减小、骨小梁数量(Tb.N)减少、骨小梁分离度(Tb.Sp)增加; PM_(2.5)暴露组中,胫骨骨小梁的BV/TV、Tb.Th、Tb.N、Tb.Sp指标改变与对照组比较差异有统计学意义(P0.05),股骨骨小梁的Tb.BMD、BV/TV、SMI、Tb.N、Tb.Sp指标改变与对照组比较差异有统计学意义(P0.05),腰椎骨小梁的SMI、Tb.Th、Tb.N、Tb.Sp指标改变与对照组比较差异有统计学意义(P0.05)。从micro-CT三维重建图结果看,与对照组比较,PM_(2.5)暴露组胫骨骨髓腔内明显空虚,骨小梁缺如;股骨Ward三角区骨小梁数量稀疏、间隙变大;腰椎骨小梁结构的完整性被破坏,杆状结构增多。结论表明PM_(2.5)暴露可使去势后雌性SD大鼠胫骨、股骨、腰椎骨小梁结构遭到破坏,数量减少,由片状结构转为杆状结构,由此可见PM_(2.5)暴露可加重绝经后骨量丢失。     

股骨头松质骨样本空间结构的三维分析

目的在股骨头坏死和骨质疏松股骨颈骨折的研究中,股骨头松质骨的空间结构的重要性越来越受到重视。本研究介绍一种对股骨头松质骨样本的骨小梁的空间结构进行三维重建和评价的方法。方法对8个犬股骨头的松质骨样本进行硝酸银染色和白色聚酯包埋后,逐层连续断面切除,利用数码CCD镜头连续采集断面图像,获取样本断面的二维图像,利用计算机软件二值化图像,并进行三维重建,得到松质骨小梁空间结构的计算机三维图形,对样本进行三维评测,指标包括骨体积分数(BoneVolumeFraction,BVF,BV/TV)、骨表面积体积比(Bonesurface/bonevolumeratio,BS/BV)、骨小梁厚度(Trabecularthickness,Tb.Th)、骨小梁数目(Trabecularnumber,Tb.N)、骨小梁间隙(Trabecularspacing,Tb.Sp)、结构模型指数(StructureModelIndex,SMI)。结果用本方法可以获得了清晰的骨小梁三维结构图,图像空间解析度10μm×10μm×10μm。分析结果表明,样本的上半部分与下半部分相比,骨小梁的BV/TV、BS/BV、Tb.Th、Tb.N和Tb.Sp、SMI之间存在差异(P<0.05),样本的上半部分结构致密,BV/TV较大,而Tb.Sp较小(P<0.05),小梁结构也表现为板状模型。结论距离股骨头上关节面的深度不同,股骨头的空间指标也随之出现不同的变化。     

显微CT观察右归饮对鼠激素性股骨头坏死预防作用的实验研究

目的:用显微CT观察右归饮对鼠激素性股骨头坏死的预防作用。方法:将25只SD大鼠采用随机数字表分成激素组(A组)10只、右归饮组(B组)10只和正常对照组(C组)5只。A组和B组大鼠腹腔注射内毒素2 d后,每周臀肌注射2次甲泼尼龙琥珀酸钠,持续6周;B组大鼠同时每日用中药右归饮灌胃,持续8周;C组不做任何处理。第10周处死25只大鼠,用显微CT扫描鼠离体股骨头,观察右归饮对鼠激素性股骨头坏死的预防作用。结果:A、B两组相比,BMD、BV/TV、Tb.N、Tb.Th、Tb.Sp、BS/TV、DA差异均有统计学意义,而SMI差异无统计学意义。A、C两组相比,BMD、BV/TV、Tb.N、Tb.Th、Tb.Sp、BS/TV、DA、SMI差异均有统计学意义。结论:从BMD、BV/TV、Tb.N、Tb.Th、Tb.Sp、BS/TV、DA指标可以观察出右归饮对鼠激素性股骨头坏死有一定的预防作用。     

通过Micro-CT评价瘦素受体缺乏的2型糖尿病小鼠四肢骨的骨代谢变化

目的探讨瘦素受体(leptin receptor,Lepr)缺乏的2型糖尿病小鼠的骨骼表型,为2型糖尿病((T2DM)合并骨质疏松(OP)的防治提供一个新的靶点。方法获取20只14周龄雄性db/db小鼠(瘦素受体缺乏小鼠)和野生型小鼠(C57BL小鼠)的胫骨(各10只),通过Micro-CT检测比较两者骨小梁相对体积(BV/TV)、骨表面积组织体积比值(BS/TV)、骨小梁厚度(Tb.Th)、骨小梁数量(Tb.N)、骨小梁分离度(Tb.Sp)、骨结构模型指数(SMI)、骨皮质厚度(Ct.Th)、骨皮质面积(Ct.Ar)等骨微结构参数的差异。结果与野生型小鼠相比,14周龄的db/db小鼠的胫骨骨小梁相对体积(BV/TV)、骨小梁厚度(Tb.Th)、骨小梁数量(Tb.N)明显减小,小梁骨间距(Tb.Sp)相应增加,皮质骨厚度(Ct.Th)、横截面积(Ct.Ar)减小,两者比较差异均有显著统计学意义(P0.05);其结构模式指数(structure model index,SMI)较野生型明显减小,两者比较差异均有统计学意义(P0.05)。结论 2型糖尿病可能是通过瘦素受体参与的信号通路影响了骨量变化,为利用该模型进行DOP病因及治疗方法研究提供了新的方向。且在缺乏瘦素信号传导的情况下,骨质量和强度的降低验证了瘦素在体内起着合成代谢骨因子的作用。     

去卵巢大鼠胫骨和椎骨松质骨微结构的显微CT分析

目的观察大鼠去卵巢后,椎骨和胫骨松质骨微结构变化。方法 50只7月龄SD大鼠随机分为基线组,去卵巢组和假手术组。基线组在试验开始时处死,去卵巢组和假手术组分别在去卵巢后3周、15周各处死。分离大鼠第五腰椎和左侧胫骨,用显微CT(microCT)对椎骨及胫骨骨骺端松质骨进行扫描,对其微结构定量分析。结果去卵巢第3周和第15周,OVX组胫骨骨体积分数(BV/TV)、骨小梁数量(Tb.N)和连接密度(Conn.D)均显著性小于SHAM组,骨小梁间隔(Tb.Sp)和结构模型指数(SMI)均明显大于SHAM组。去卵巢第3周,OVX组椎骨BV/TV显著性小于SHAM组,SMI明显大于SHAM组,至第15周,OVX、SHAM两组间椎骨的微结构差异与胫骨相同。纵向观察,OVX组胫骨随着时间变化出现BV/TV和Conn.D进行性减少,Tb.Sp进行性增加,面积骨密度(tBMD)和骨小梁厚度(Tb.Th)在第3到15周分别出现下降和增加。OVX组椎骨BV/TV在去卵巢3周内下降,Conn.D和Tb.Sp在3到15周内分别出现减少和增加。胫骨和椎骨的Tb.N随时间均进行性减少,SMI均在3周内增加。结论雌激素缺乏时大鼠松质骨微结构改变呈现出区域性,胫骨松质骨微结构丢失的发生比椎骨早,更为显著。     

膝关节原发性骨关节炎软骨-软骨下骨复合单元改变的实验研究

[目的]观察膝关节原发性骨关节炎(osteoarthritis,OA)胫骨平台软骨和软骨下骨病理改变特点,评价不同OA期别的骨形态计量学,探讨软骨和软骨下骨在OA发病机制中的相互作用。[方法]取人工全膝关节置换术后的膝原发性OA患者(n=40)自愿捐赠的新鲜胫骨平台标本。大体观察后在胫骨平台内、外侧中央负重区取软骨-软骨下骨复合体并切割等分为A、B两组。A组行番红O/固绿染色,参照Mankin评分标准评分并分1⁴期,观察软骨及软骨下骨病理改变。B组用Mirco-CT扫描测量骨形态计量学参数。[结果]根据Mankin评分,Ⅰ期OA可见软骨浅表层纤维化、潮线复制,Ⅱ期OA可见软骨磨损腐蚀、微骨折形成、血管侵入钙化软骨层,Ⅲ期OA可见多发性裂隙深达软骨下骨、软骨内囊肿、血管越过潮线生长、明显增厚的软骨下骨,Ⅳ期OA可见软骨全层缺失、软骨内化骨、软骨下骨暴露。随OA发展的期别增高,骨矿化密度(bone mineral density,BMD)、骨体积分数(bone volume fraction,BV/TV)、组织矿化密度(tissue mineralized density,TMD)、骨小梁数目(trabecula number,Tb.N)、骨小梁厚度(trabecular thickness,Tb.Th)呈增长趋势,骨小梁间隔(trabecular spacing,Tb.Sp)及结构模型指数(structure model index,SMI)呈下降趋势,且OA各期之间有显著统计学差异(P<0.05)。评价软骨退变的Makin评分与BMD、BVF、Tb.Th呈显著正相关(P<0.001),与SMI呈显著负相关(P<0.001)。[结论]软骨和软骨下骨构成结构和功能上的复合单元,在OA进展中相互影响。异常力学载荷引发骨重塑,微裂隙和血管等连接通道的存在提示软骨和软骨下骨间存在物质传递和分子交流。软骨下骨的特异性改变和软骨退变密切相关。     

补肾活血方调控膝骨性关节炎大鼠软骨下骨的作用机制研究

目的探讨补肾活血方对大鼠膝骨性关节炎(knee osteoarthritis,KOA)软骨下骨骨重建中BMP-2及Smad-1/5的调节作用机制。方法将24只SPF级健康6月龄雌性SD大鼠随机分为治疗组、模型对照组及假手术组。治疗组、模型对照组参考改良Hulth造模法构建膝骨性关节炎模型,造模成功后4周模型对照组及假手术组灌予生理盐水,治疗组灌予等量补肾活血中药干预,并于灌胃第4、8周,测定软骨下骨BMP-2及Smad-1/5的表达水平。结果假手术组、治疗组在BV/TV、Tb.N上明显低于模型对照组(P0.05),在Tb.Th、Tb.Sp上明显高于模型对照组(P0.05)。假手术组与治疗组Tb.N、Tb.Th、Tb.Sp上比较,差异有统计学意义(P0.05),用药4周,治疗组BMP-2、Smad-1/5灰度值及阳性细胞个数较模型对照组增加(P0.05),较假手术组有所减少,差异无统计学意义(P0.05);用药8周后与用药4周比较,BMP-2、Smad-1/5灰度值及阳性细胞个数增加(P0.05)。结论补肾活血方通过提高BMP-2及Smad-1/5在KOA软骨下骨骨平衡分配,改善KOA软骨下骨异常代谢,从而起到治疗KOA的作用。     

人体颈椎松质骨显微结构和力学性能的区域性差异研究

目的研究人体脊柱松质骨骨骼显微结构和力学性能的区域性差异。方法采集6个人颈椎C5椎体标本,进行显微CT扫描,应用结构参数测量、显微有限元分析、力学参数计算方法,研究人椎体内解剖部位对于结构参数和力学参数测量结果的影响,应用配对t检验比较结构参数和松质骨的表观刚度在不同部位的差异(α=0.05)。结果腹侧和背侧的结构参数仅有杆状骨小梁体积分数(r BV/TV),R-R接头密度(R-R junc),横向骨小梁体积分数(t BV/TV)存在差异,外侧和内侧的结构参数仅有平均骨小梁厚度(p Tb.Th),杆状骨小梁平均厚度(r Tb.Th),P-P接头密度(P-P Junc),R-P接头密度(R-P Junc),纵向骨小梁体积分数(l BV/TV)不存在差异,头侧和尾侧的结构参数均存在明显差异。代表骨质增多的指标,在尾侧均大于头侧,比如骨体积分数(BV/TV),杆状骨小梁体积分数(r BV/TV),板状骨小梁组织分数(p BV/TV),骨小梁厚度(Tb.Th),骨小梁数目(Tb.N)。腹侧和背侧的表观弹性模量没有差异,表观剪切模量存在差异;外侧和内侧的表观弹性模量在非主方向上存在显著差异,在主方向上无显著差异,表观剪切模量无显著差异;头侧和尾侧的表观弹性模量在主方向上存在显著差异。结论(1)在颈椎椎体松质骨,头侧和尾侧的结构参数均存在显著差异,其余部位的结构参数无显著差异。(2)在颈椎椎体松质骨,头侧和尾侧的表观弹性模量在主方向上存在显著差异;此外外侧和内侧的表观弹性模量在非主方向上存在显著差异,在主方向上无显著差异,表观剪切模量无显著差异。     

晚期氧化蛋白质终产物对老年大鼠骨密度和骨微结构的影响

目的 晚期氧化蛋白质终产物（Advanced Oxidation Protein Products, AOPPs)是一种新型炎症介质，参与多种疾病的发生、发展。本研究探讨AOPPs对老年大鼠骨密度和骨微结构的影响。方法70只18月龄雄性SD大鼠随机分为A、B、C、D、E 5组，分别给予以下处理:A组，PBS液，50 mg/kg?d(静脉注射）；B组，大鼠血清白蛋白溶液（RSA)50 mg/kg?d(静脉注射）；C 组，AOPPs 修饰的 RSA 溶液（AOPPs-RSA)50mg/kg.d(静脉注射）；D 组，AOPPs-RSA 50mg/kg?d(静脉注射）+ apocynin 溶液 (NADPH氧化酶抑制剂）100mg/kg?d(经饮水摄人）；E组，apocynin 100mg/kg?d溶液（经饮水摄人）。在干预8周和16周后取动脉血、双侧胫骨、股骨和腰4(L4)椎体标本。检测血浆AOPPs浓度；测量右侧股骨及L4椎体骨密度；显微CT分析左侧胫骨及L4椎体骨微结构相关指标，包括骨小梁体积分数（BV/TV,% )、平均骨小梁厚度（Tb. Th，mm)、平均骨小梁数目（Tb. N，l/ mm)、骨小梁分离度（Tb. Sp，mm)、骨小梁结构异性程度（Degree of Anisotropy, DA)及结构模型指数（Structure Model Index, SMI)。结果 相对PBS组、RSA组，2个时间点下AOPPs-RSA组老年大鼠血浆AOPPs含量明显均升高；L4椎体骨密度降低，而股骨骨密度变化不大;胫骨及L4椎体BV/TV、Tb. Th减小而Tb. Sp增大，Tb. N、DA、SMI无明显变化。AOPPs-RSA所致以上效应均能被apocynin阻断。结论 AOPPs能引起老年大鼠骨量减少、骨微结构退行性改变，促进骨退化。本研究为探索老年性骨质疏松症的发生、发展机制提供了新的思路。