补骨脂提取物干预骨质疏松模型大鼠骨密度及骨生物力学的变化

文题释义： RANKL/OPG通路：核因子κB受体活化因子配体(receptor activator of NF-κB Ligand,RANKL)/骨保护蛋白在维持成骨与破骨的动态平衡,调节骨代谢功能方面发挥着重要作用。RANKL 可与破骨细胞前体细胞膜表面的核因子κB受体活化因子结合,促进破骨细胞分化和激活,抑制其凋亡,最终促进骨吸收;骨保护蛋白作为RANKL的天然抗体,可与RANKL直接结合,竞争性抑制核因子κB受体活化因子与其的结合,进而抑制破骨细胞分化、成熟,最终抑制骨吸收。生理状态下,体内RANKL与骨保护蛋白的表达保持一定的比例,若二者表达比例失衡,则会造成骨代谢紊乱,导致骨相关疾病发生。 骨生物力学：是骨组织在外力作用下的力学生物学效应,对其进行检测可直接评价骨质量,是评价各种治疗骨丢失措施的最佳方案,其检测指标包括弹性模量、最大载荷、屈服载荷等。 背景：地塞米松作为一种糖皮质激素,长期应用会破坏成骨与破骨的动态平衡,降低骨密度,损伤骨生物力学,调控核因子κB受体活化因子配体(receptor activator of NF-κB ligand,RANKL)/骨保护蛋白通路可能影响地塞米松诱导的骨质疏松症大鼠骨密度及骨生物力学。 目的：探讨基于RANKL/骨保护蛋白通路研究补骨脂提取物对地塞米松诱导骨质疏松症大鼠骨密度及骨生物力学的影响。 方法：SPF级Wistar大鼠肌肉注射地塞米松,建立骨质疏松大鼠模型。选择1×10⁷ TU/mL浓度的慢病毒载体进行实验。将模型大鼠随机分为模型组、空载组(空慢病毒载体)、骨保护蛋白沉默组(含骨保护蛋白基因干扰片段的慢病毒载体)、补骨脂提取物组、补骨脂提取物+骨保护蛋白沉默组,每组12只,另取12只正常大鼠设为对照组。药物处理后,采用骨密度仪测定大鼠左侧股骨骨密度,采用力学实验测试机测定大鼠右侧股骨生物力学指标弹性模量、最大载荷、屈服载荷,测定大鼠股骨骨矿物盐含量,酶联免疫吸附法检测血清中RANKL、骨保护蛋白水平,蛋白免疫印迹法检测骨组织中RANKL、骨保护蛋白表达水平。实验方案经青海大学医学院动物实验伦理委员会批准(批准号为2017081501) 结果与结论：①大鼠骨密度、弹性模量、最大载荷、屈服载荷、骨矿物盐含量、血清中骨保护蛋白水平、骨组织中骨保护蛋白表达：模型组较对照组降低,骨保护蛋白沉默组较模型组降低,补骨脂提取物组较模型组升高,补骨脂提取物+骨保护蛋白沉默组较骨保护蛋白沉默组升高,较补骨脂提取物组降低(均P < 0.05);②大鼠血清中RANKL水平、骨组织中RANKL蛋白表达结果显示,模型组较对照组升高;骨保护蛋白沉默组较模型组升高,补骨脂提取物组较模型组降低,补骨脂提取物+骨保护蛋白沉默组较骨保护蛋白沉默组降低,较补骨脂提取物组升高(均P < 0.05);③模型组与空载组两组间各指标比较无明显变化(P > 0.05);④结果说明,补骨脂提取物可提高地塞米松诱导骨质疏松症大鼠的骨密度,改善其骨生物力学,可能是通过上调骨保护蛋白表达,下调RANKL表达实现的。 ORCID: 0000-0001-9896-6214(周倚墨) 中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建;骨细胞;软骨细胞;细胞培养;成纤维细胞;血管内皮细胞;骨质疏松;组织工程     

不同应力环境下生长期大鼠股骨的生物力学试验研究

在同一动物个体中创造两种应力环境,对不同受力条件下生长的大鼠股骨进行三点弯曲试验和压缩试验,研究应力对骨力学性能的影响。切断大鼠右侧坐骨神经,使其右后肢废用,为废用组;其左后肢处于过度负荷状态,为过载组;正常大鼠为对照组。每天早、午、晚鼓励动物运动各0.5h,4周时结束实验观察,测试股骨干的生物力学参数。结果显示:应力环境引起大鼠股骨若干力学参数的改变。本研究表明,活骨组织可以通过改变其力学性能来适应环境,本实验模型实用可靠。     

补骨方对去卵巢大鼠骨质疏松症生物力学的影响

目的:探讨补骨方对去卵巢大鼠骨生物力学和形态学的影响.方法:采用去卵巢大鼠模型,随机分为假手术组、模型组及补骨方高、低剂量组,灌胃给药12周后处死动物,取股骨与胫骨测量生物力学参数和进行骨组织形态学观察.结果:补骨方的骨应力、骨弹性模量、扭距、剪切应力、剪切模量等指标与模型组比较有比较显著的提高(P<0.05);骨组织形态学结果显示模型组大鼠骨组织形态结构不完整,骨小梁排列稀疏而紊乱,纤细并见断裂现象,数目明显减少;补骨方高、低剂量组骨组织形态结构较完整,骨小梁分布均匀,较粗且数目较模型组明显增加.结论:补骨方能改善骨生物力学性能和形态学结构,提示具有良好的防治骨质疏松症的应用前景.     

运动干预原发性骨质疏松症:不同运动方式、强度及频率对骨密度的影响

背景:研究证明,运动是骨质疏松症治疗的重要组成部分,适量的运动可以改善骨代谢、提高骨生物力学性能、增加骨密度。目的:从运动对骨代谢的影响、运动对骨生物力学的影响、运动对不同年龄段人群骨密度的影响及不同运动方式、运动强度、运动时间和频率对骨质疏松症的影响等方面,就运动干预对原发性骨质疏松症的研究现状进行探讨。方法:检索2000年1月至2014年6月PubMed数据库及维普中文科技数据库。英文检索词为"Osteoporosis;Bone Density;Bone Diseases,Metabolic;Exercise Therapy";中文检索词为"骨质疏松症;运动干预;骨密度;骨代谢"。根据纳入标准保留33篇进一步归纳总结。结果与结论:运动对骨代谢影响的实验提示中等强度运动刺激和雌激素都可以改善骨质疏松的发生程度,对于骨质疏松症的预防、减缓及治疗有积极意义。经过适量运动训练,大鼠去卵巢后体内骨改建的高转换状态可以得到缓解。运动对骨生物力学的影响研究显示,运动和雌激素均能显著提高大鼠股骨骨密度和骨生物力学性能,但运动能够更好地提高骨硬度和增强骨抵抗变形的能力。说明运动训练对骨质疏松大鼠的骨骼和肌肉有良好的刺激效果,肌肉的增大对骨骼质量也有良性的刺激作用。研究结果提示,参加体育活动越早,有可能获得的骨峰值越高,任何时候开始有规律的运动,对维持一定的骨量都有积极的作用。不同时期的运动作用效果不同,儿童期增加骨量,成人期获得骨量并保存骨量,老年期保存骨量减少骨丢失,因此,不同的运动方式和运动强度、频率对骨密度的影响也不同,应根据患者的实际情况,选择合适的运动方式。     

大鼠动物实验中的重复开放肾活检技术

正基础性医学研究中经常会使用大鼠来建立模拟人类疾病的动物模型~([1]),但大鼠实验周期较长,模型建立往往需要花费大量的时间和精力。同时,随着对动物伦理问题的日益重视~([2]),如何在动物实验中减少动物的数量,优化实验动物的使用和充分利用获得的实验动物材料,是一个非常重要的问题。在大鼠肾脏疾病模型中采用重复开放肾活检技术,在实践中证明能够充分利用成模动物,获得更多实验性材料,     

复方丹参滴丸对去卵巢大鼠骨代谢及骨生物力学的影响

目的:研究复方丹参滴丸(DSP)对去卵巢大鼠骨代谢与骨生物力学的影响.方法:切除大鼠双侧卵巢,建屯大鼠原发性骨质疏松模型.予复方丹参滴丸等药物干预90天后,测大鼠血清的钙、磷、锌、镁、铁、雌二醇、骨钙素浓度,测定股骨中钙、磷、锌、镁、铁含量及股骨生物力学指标.结果:与模型组比较,复方丹参滴丸组和尼尔雌醇组大鼠血清钙、磷、骨钙素含量明显减少(P<0.05);股骨中的钙、磷、镁含量明显增加(P<0.05);股骨的最大载荷、最大挠度、最大应力、弹性模量均明显增强(P<0.05),以高剂量复方丹参滴丸组的作用最为明显.结论:复方丹参滴丸可纠正去卵巢大鼠的骨代谢紊乱,维持正常的骨生物力学性能,提示复方丹参滴丸对绝经后骨质疏松症有防治作用.     

低钙饮食对雌雄大鼠股骨生物力学特性的影响

目的 评价低钙饮食对雌雄大鼠股骨生物力学性能的影响,并比较雌雄大鼠间的差异。方法 3月龄SD雌雄大鼠各30只,按性别随机分成对照组(Ca1.0％)、极低钙组(VLCD)(Ca 0.1％)、低钙组(LCD)(Ca 0.3％)。三月后处死大鼠,取左侧股骨,行股骨三点弯曲实验。结果 VLCD和LCD组雌性大鼠各生物力学指标与对照组相比无显著性差异。雄性大鼠LCD组与对照组差异无显著性,而VLCD组生物力学指标如极限载荷、极限强度、破坏时能量吸收以及刚度系数均较对照组显著降低。结论 低钙饮食对雄性大鼠骨生物力学的     

LncRNA在骨重建及骨相关疾病中的作用

骨重建可保持骨生物力学特性稳定,对维持骨强度具有重要意义。正常骨骼的生长和发育需要转录调控网络、信号传导通路、力学生物学及生物力学因素的紧密协调,而力学环境的改变,多种信号途径失调,影响骨的发育。长链非编码RNA(long non-coding RNA, lncRNA)是一类长度大于200 nt、生物来源广泛、2级及3级结构高度保守的RNA分子。研究显示,许多lncRNA参与骨骼系统的正常发育或平衡,调控成骨细胞的分化,以及参与骨肉瘤的发生。LncRNA表达失调与关节炎、骨质疏松症和骨癌等多种骨疾病密切相关,有望作为预测骨疾病的生物标志物。综述lncRNA的特征、参与骨重塑的lncRNA及其可能的作用机理,并讨论lncRNA作为生物标志物应用于治疗包括骨关节炎、骨质疏松症、骨癌等骨骼系统疾病的可能性,旨在为更好地理解和研究lncRNA在生物体内的作用提供参考。     

基于动物实验的应力与股骨近端生长关系的生物力学模型

目的　建立可数值量化的应力与骨生长目的建立可数值量化的应力与骨生长生物力学模型。方法　将动物实验、骨生长方程中未知参数的反演识别和计算机技术相结合，研究应力环境对快速生长期大鼠股骨生长与重建的影响，依据大鼠股骨所受外力刺激以及近端骨密度数值的改变，反演骨生长方程中的未知参数B和K。结果　文中所建的生物模型不仅能够数值模拟快速生长期大鼠股骨骨密度变化和外界刺激的关系，而且能够预测大鼠生命周期中某段时间内不同应力环境下股骨的生长趋势。结论：本文的建模思路和方法为人体骨骼重建适应模型的确立起到提示和借鉴作用。     

特发性肺纤维化的生物力学特性

特发性肺纤维化(idiopathic pulmonary fibrosis, IPF)是常见的慢性间质性纤维化疾病。纤维化进程中，肌成纤维细胞异常活化，胶原蛋白大量沉积，肺组织生物力学特征发生显著变化。研究表明，生物力学因素在IPF疾病发生发展中发挥重要作用。本文对IPF进程中肺组织、细胞生物力学特性的变化以及生物力学信号的转导进行系统综述，并总结IPF生物力学特征的体外再现及靶向生物力学的治疗策略，为IPF临床防治提供参考。     

骨组织的多层次生物力学特性及本构关系

骨组织是人体主要的承重器官,其承载能力与自身生物力学特性密切相关。作为一种复杂的多层次生物材料,骨组织的生物力学特性由其自身结构和生物学特性等因素共同决定。在不同程度的力学载荷下,骨组织表现出不同的生物力学特性。因此,深入研究骨组织不同层次的生物力学特性,构建能够反映骨组织生物学特性的本构关系,量化骨组织对力学载荷的响应,实现从骨组织生物力学特性到力学生物学特性的研究,为临床治疗提供精确的理论依据,一直以来都是研究者关注的重点。基于骨组织多层次生物力学特性,对近年来骨组织本构方程的相关研究进行归纳总结。     

股骨近端主压力骨小梁生物力学特性

目的股骨头坏死是一种常见病,导致其发病的原因有很多,其中股骨颈骨折后股骨头坏死的原因尚不清楚,机制不明,由于其局部解剖结构特殊,根据其内部结构特点,对骨小梁结构进行研究,为解释股骨颈骨折后股骨头坏死的发生原因提供实验依据。方法对正常中国人(45～60岁)尸体股骨近端主压力骨小梁系统从上到下分成3个区,分别在Endura TEC ELF3200生物力学材料动态力学性能测试系统上,从主压力骨小梁方向及与其垂直方向上进行拉伸、压缩性能实验研究。结果得出了股骨近端主压力骨小梁系统3个区在主压力骨小梁系统方向及与其垂直方向的压缩、拉伸屈服强度、极限强度、弹性模量等测试指标的实验结果。从上到下3个区的弹性模量等生物力学性能依次递增,主压力方向的压缩生物力学性能要明显高于拉伸生物力学性能,并且生物力学性能在主压力系统方向及与其垂直方向有明显差异。结论股骨近端主压力骨小梁的主要力学性能是承受压应力,并且具有明显的各向异性。     

Short-term effects of bisphosphonates on the biomechanical properties of canine bone.

Periprosthetic osteolysis and aseptic loosening of total joint replacements are believed to be initiated often by abnormal bone resorption induced by prosthetic wear debris. Bisphosphonates can inhibit bone resorption and have been successfully used clinically to treat osteoporosis and Paget's disease. In a recent study it also was shown that a third generation bisphosphonate (alendronate) is effective in preventing wear debris-induced periprosthetic osteolysis. Since inhibition of bone resorption by alendronate may disrupt the delicate balance between bone resorption and formation in normal bone remodeling, it is possible that continuous alendronate therapy may have an adverse effect on the biomechanical properties of bone. Thus the purpose of the present study was to examine the effects of systemic alendronate administration on the biomechanical properties of normal bone using a canine total hip arthroplasty model. We evaluated the biomechanical properties of femora from canines that had received total hip replacements on one side and had been given oral alendronate daily for 23 weeks. The biomechanical properties assessed were fracture toughness, elastic modulus, tensile strength, microhardness, porosity, and weight fractions of the mineral and organic phases of bone. Also, bone microstructure was examined using optical microscopy. Our results indicate that in the short term alendronate therapy does not have any adverse effects on the intrinsic biomechanical properties of canine bone. However, the long-term effects of alendronate therapy still need to be investigated.Copyright 1999 John Wiley & Sons, Inc.     

Fundamentals of biomechanics in tissue engineering of bone

The objective of this review is to provide basic information pertaining to biomechanical aspects of bone as they relate to tissue engineering. The review is written for the general tissue engineering reader, who may not have a biomechanical engineering background. To this end, biomechanical characteristics and properties of normal and repair cortical and cancellous bone are presented. Also, this chapter intends to describe basic structure-function relationships of these two types of bone. Special emphasis is placed on salient classical and modern testing methods, with both material and structural properties described.     

骨质疏松性骨力学性能的预测研究

骨力学性能是发现与评价骨质疏松重要而直接的参考指标,但临床目前尚难对骨质疏松患者的骨力学性能做出非侵入性的直接评估。因此,研究通过间接手段进行骨力学性能的预测已成为骨质疏松研究领域的一个重要课题,并具有重要的临床应用价值。本文综述了对骨质疏松性骨力学性能进行预测的研究进展,并展望了该领域研究的发展前景。     

骨生物力学特性在骨质疏松症中的改变

骨质疏松症是一种以系统骨量、骨强度及骨微结构损害为特征常导致骨折风险增加的疾病,是绝经后妇女常见且严重的情况。骨的生物力学特性取决于骨材料数量、质量及其空间结构,主要受骨皮质、骨松质和骨胶原蛋白的影响。当骨质疏松症发生时,骨皮质、骨松质和骨胶原蛋白均发生相应改变,从而导致骨生物力学特性的变化。重点对骨质疏松时骨皮质、骨小梁和胶原蛋白的变化加以概述,以全面认识骨生物力学特性在骨质疏松症中的改变。     

图像相关法测试股骨近端骨小梁压缩特性

目的改善传统方法做压缩测试的不足,更准确地反映骨小梁的压缩弹性模量,探究股骨近端骨小梁的压缩生物力学特性,为临床诊疗提供实验室依据。方法运用微材料力学测试系统,对正常国人(45～60岁)尸体股骨近端骨小梁沿主压力方向及与其垂直方向的压缩性能进行实验研究。结果测得了股骨近端骨小梁在主压力方向压缩弹性模量为(335.26±183.85)MPa,与其垂直方向的压缩弹性模量为(59.27±23.88)MPa,骨小梁在主压力方向上的生物力学性能要明显高于主张力方向;记录了载荷下的骨小梁的位移及应变分布图,负载时骨小梁的位移及应变分布是不均匀的。结论应用微材料力学测试系统测试股骨近端骨小梁压缩弹性模量以更准确地反映其力学性能的方法是可行的,股骨近端骨小梁的压缩性能具有各向异性和不均匀性。     

The intraindividual agreement of the bone density of the human proximal tibia.

The interindividual variability in the biomechanical properties of cadaver bones has remained an unsolved problem in biomechanical investigation procedures. For this reason, it is postulated to use matched bone pairs from the same individual for comparative biomechanical tests. The rationale behind this procedure is based on the assumption that biomechanically similar behaviour is to be expected in an intraindividual rather than an interindividual comparison. Systematic studies confirming this thesis were performed on the human femur. However, investigations regarding the intraindividual properties of the proximal tibial metaphysis with respect to the underlying bone densities, have not yet been performed. In order to verify the hypothesis that matched proximal tibial metaphyses from the same donor imply corresponding bone density values, densitometric measurements (pQCT) were performed in 14 matched cadaver tibias (average age 61 years, 9 men, 5 women) which were fresh-frozen at -40 degrees C after removal. After statistical analysis of the bone density values, five tibial pairs were identified as differing on the basis of missing correlations and the existence of systematic differences within the pairwise data. In other words, only about 2/3 of the data in the random sample available was classified as comparable. As the bone density measured by pQCT technique significantly correlates with the biomechanical properties of the bone, it can be concluded from the test result available that matched human tibiae show no concurring bone density values in 1/3 of cases. Thus the pairing of corpse tibiae does not necessarily imply suitability for comparative biomechanical experiments.     

A novel hydroxyapatite ceramic bone substitute transformed by ostrich cancellous bone: characterization and evaluations of bone regeneration activity

Various biomaterials have been used for bone repair and reconstruction of bone defects. Inorganic xenogenic bone substitutes have been intensively studied because they possesses favorable regenerative properties. The purpose of this study was to evaluate the properties of a novel inorganic xenogenic bone substitute, sintered ostrich cancellous bone (SOCB). Bone regeneration capability was also comparing to that of other bone substitutes in rabbit calvarial defects. Biochemical and biomechanical properties of the SOCB ceramic closely resembled those of human bone. Bone regeneration was evaluated by radiograph, histology, and histomorphometry. Bone regeneration was significantly enhanced in defects treated with SOCB when compared with other bone substitutes. The biochemical and biomechanical properties of SOCB are favorable for bone regeneration. SOCB might be a promising biomaterial for the repair of bone defects.     

股骨近端主张力骨小梁生物力学特性

目的 研究股骨近端主张力骨小梁的生物力学性能,为解释股骨颈骨折后股骨头坏死的发生原因提供实验依据.方法 取8个正常国人(45 ～60岁)尸体股骨,排除畸形、骨折等病变.将近端主张力骨小梁系统从外侧到内侧分成3个区,在每个区内沿主张力小梁方向及与其垂直方向切取骨小梁试件,并分别在EnduraTEC ELF3200生物力学...