膝关节骨性关节炎软骨退变与软骨下骨形态学改变的相关性研究

目的：研究软骨下骨在骨性关节炎发病机制中的作用及其与关节软骨改变的相关性。方法于2012年11月～2013年11月时间收集膝关节骨性关节炎患者行全膝关节置换术时取出的胫骨平台样本30个,对标本进行Micro－CT断层扫描,获取胫骨平台样本的计算机三维图像和相关的骨小梁参数,图像空间分辨率为18μm ×18μm ×18μm。通过分析比较内外侧胫骨平台软骨下骨骨小梁结构参数的差异,为深入研究骨性关节炎的发病机制提供实验依据。结果晚期膝关节骨性关节炎患者软骨退行性变明显,软骨下骨骨小梁空间结构明显改变;骨小梁：内侧平台骨小梁体积分数（ BV／TV）、骨小梁厚度（ Tb．Th）和骨小梁数目（Tb．N）均显著高于外侧平台（P＜0．05）,而骨小梁间距（Tb．Sp）显著低于外侧平台（P＜0．05）。结论内侧胫骨平台软骨退变较外侧明显,内侧平台软骨下骨骨小梁数目,骨小梁厚度及骨小梁体积分数增加,而骨小梁分离度是减小的。软骨下骨在骨性关节炎的发生和发展中起到了重要的作用。     

实验动物骨性关节炎内侧副韧带力学特性

目的比较正常和骨性关节炎动物模型膝关节内侧副韧带的拉伸力学性能指标,确定骨性关节炎对内侧副韧带拉伸力学性质有无影响。方法实验用大鼠由长春高新医学动物实验中心提供,均为6月龄雄性大鼠复制骨性关节炎模型。在日本岛津电子万能试验机上对正常和病态组各10个试样进行拉伸实验。拉伸实验的速度为5mm／min。以多项式用最小二乘法处理实验数据。结果正常对照组最大载荷为（26．12±4．00）N,最大应力为（40．93±6．71）MPa,最大位移为（3．08±0．77）mm,最大应变为（9．51±2．36）％;模型组最大载荷为（12．05±2．07）N,最大应力为（21．28±4．17）MPa,最大位移为（2．32±0．56）mm,最大应变为（7．04±1．79）％。结论正常对照组各项拉伸性能指标显著大于模型组（P〈0．05）,骨性关节炎对膝关节内侧副韧带力学性质具有一定影响。     

体外冲击波对兔膝骨关节炎软骨保护和软骨下骨重塑的作用与机制研究

目的 研究体外冲击波治疗（ESWT）对兔膝骨关节炎关节软骨保护和软骨下骨重塑的作用和机制。方法 健康成年5月龄新西兰兔24只,随机分为膝关节前交叉韧带切断术（ACLT）组和ESWT+ACLT组,每组12只。两组行左侧ACLT造膝骨关节炎模型。术后2个月ESWT+ACLT组实施体外冲击波干预治疗:在左膝关节股骨内外侧髁和胫骨平台内外侧,以能量为0.16 MPa/次、1 200次/侧进行干预。每周干预3次,间隔一周再干预,干预4周共6次。ACLT组术后未行任何干预。干预完成后,两组取左侧膝股骨远端和胫骨近端作宏观形态计量学评价;每组取6只动物行关节软骨微观形态计量学评价、软骨下骨骨矿物质密度(BMD)测定以及微观形态计量学分析;其余6只行软骨中基质金属蛋白酶(MMP)-1、MMP-3、MMP-13和基质金属蛋白酶抑制因子-1(TIMP-1)基因表达分析;取关节滑液作白介素(IL)-1β、肿瘤坏死因子(TNF)-α和一氧化氮(NO)含量分析。结果 ACLT+ESWT组较ACLT组,股骨内侧髁软骨宏观和微观形态计量学评分降低（P<0.05）,其他部位与ACLT组相比差异无统计学意义（P>0.05）;股骨远端BMD升高（P<0.05）;股骨和胫骨软骨下骨骨小梁面积、骨小梁厚度和骨小梁间隙降低（P<0.05）,骨小梁数目差异无统计学意义（P>0.05）;关节软骨中MMP-1、MMP-3和TIMP-1基因表达降低（P<0.05）;关节滑液中IL-1β、TNF-α和NO含量差异无统计学意义(P>0.05)。结论 ESWT（能量0.16 MPa/次、1 200次/侧、每周干预3次、共计6次/4周）可对兔膝骨关节炎的软骨损伤和软骨下骨硬化起到保护作用。     

Effects of Structural Changes in Subchondral Bone on Articular Cartilage in a Beagle Dog Model

Objective Using MR T2-mapping and histopathologic score for articular cartilage to evaluate the effect of structural changes in subchondral bone on articular cartilage. Methods Twenty-four male Beagle dogs were randomly divided into a subchondral bone defect group(n = 12) and a bone cement group(n = 12). Models of subchondral bone defectin the medial tibial plateau and subchondral bone filled with bone cement were constructed. In all dogs, the left knee joint was used as the experimental sideand the right knee as the sham side. The T2 value for articular cartilage at the medial tibial plateau was measured at postoperative weeks 4, 8, 16, and 24. The articular cartilage specimens were stained with hematoxylin and eosin, and evaluated using the Mankin score. Results There was a statistically significant difference(P 0.05) in Mankin score between the bone defect group and the cement group at postoperative weeks 16 and 24. There was a statistically significant difference in the T2 values between the bone defect group and its sham group(P 0.05) from week 8, and between the cement group and its sham group(P 0.05) from week 16. There was significant difference in T2 values between the two experimental groups at postoperative week 24(P 0.01). The T2 value for articular cartilage was positively correlated with the Mankin score(ρ = 0.758, P 0.01). Conclusion Structural changes in subchondral bone can lead to degeneration of the adjacent articular cartilage. Defects in subchondral bone cause more severe degeneration of cartilage than subchondral bone filled with cement. The T2 value for articular cartilage increases with the extent of degeneration. MR T2-mapping images and the T2 value for articular cartilage can indicate earlycartilage degeneration.     

MRI软骨下骨髓水肿与早期膝骨关节炎临床表现的相关性研究?

目的：探讨早期膝骨关节炎(KOA)MRI 软骨下骨髓水肿的程度,并探究骨髓水肿与 KOA 夜间休息痛、关节肿胀程度和骨关节炎功能(the western Ontario and McMaster Universities osteoarthritis index,WOMAC)评分的相关性。方法本研究按纳排标准收集了早期 KOA 病例60例,其中伴骨髓水肿改变30例,设为观察组,不伴骨髓水肿改变30例,设为对照组。观察骨髓水肿程度评分、夜间休息痛视觉模拟(visular analogue scale, VAS)评分、关节肿胀程度及 WOMAC 功能评分情况。结果1)两组患者在夜间休息痛 VAS 评分、关节肿胀程度和 WOMAC 评分上比较,差异有统计学意义(P <0.05);2)观察组骨髓水肿程度越重,夜间休息痛 VAS 评分与WOMAC 评分越高;3)观察组骨髓水肿和夜间休息痛情况的相关系数 r =0.933(r >0)(P <0.05),二者呈正相关性;骨髓水肿与 WOMAC 评分的相关系数 r=0.555(r>0)(P <0.05),二者呈正相关性;骨髓水肿同关节肿胀程度相关系数 r=0.148(r>0)(P >0.05),二者间无明显相关性。结论MRI 软骨下骨髓水肿样改变与早期 KOA 夜间休息痛、WOMAC 评分具有正相关性;与关节肿胀情况无相关性。     

兔激素性股骨头坏死软骨与软骨下骨组织损伤的实验研究

目的:通过分析早期激素性股骨头坏死(SANFH)软骨与软骨下骨组织损伤的相互关系以探讨其发病机制。方法:42只日本大耳白兔通过大剂量注射醋酸泼尼松龙制作激素性股骨头坏死SANFH模型,第2、6周观察其股骨头软骨、软骨下区骨组织、软骨下区血管的变化。结果:第2周时软骨下区骨组织部分陷窝空虚,呈区域性分布;第6周骨小梁稀疏、变细,出现微骨折。软骨下区小动脉结构破坏,静脉及毛细血管扩张、淤血。造血组织减少,肥大细胞增多,基质水肿、出血。结论:早期SANFH中软骨深层细胞损伤与软骨下骨组织坏死可能同时形成,其在SANFH发病过程中可能起到重要作用。     

髌股关节骨关节病关节软骨,软骨下骨及滑膜组织超微结构的研究

对１０例髌股关节骨关节病患者病变关节软骨、软骨下骨及滑膜组织的超微结构进行了研究。实验结果表明：（１）髌股关节骨关节病患者关节软骨、软骨下骨及滑膜组织均呈不同程度超微结构变化。（２）髌股关节内侧间隙呈Ⅰ～Ⅱ级退变，主要由于该部位关节软骨缺乏相应的载荷刺激所致废用性退变；外侧间隙呈Ⅲ～Ⅳ级退变，主要由于股四头肌内侧头萎缩，髌骨半脱位，导致局部应力集中，关节面不断撞击、磨损所致。（３）软骨下骨呈强烈硬化趋势，其改变可先于、晚于或平行于关节软骨改变，变化规律与载荷性质有关。（４）Ⅰ～Ⅱ级软骨退变的修复组织更接近于正常软骨组织，而Ⅲ～Ⅳ级退变的修复组织则更像纤维软骨组织，两者差异可能由于其修复组织的来源不同所致。（５）滑膜组织的改变则为继发于关节软骨退变的非特异性炎性反应，并可进一步加重前者退变。（６）临床对Ⅰ～Ⅱ级病变可行保守治疗，Ⅲ～Ⅳ级病变则需行髌股关节表面置换术。     

膝骨关节炎软骨下骨髓水肿样病变的危险因素研究

目的探讨膝骨关节炎磁共振出现软骨下骨髓水肿样病变（BMLs）的危险因素。方法41例膝骨关节炎患者纳入研究,采用WORMS法评估膝关节磁共振软骨下BMLs,采用Logistic回归分析BMLs的危险因素。结果体重指数、年龄是膝关节软骨下BMLs的危险因素,体重指数（r=0．437,P=0．004）、年龄（r=0．358,P=0．022）分别与BMLs呈正相关。结论体重指数、年龄是膝骨关节炎软骨下BMLs的危险因素,体重指数、年龄越大,软骨下BMLs也越严重。     

Calpain Inhibitor Reduces Cancer-induced Bone Pain Possibly Through Inhibition of Osteoclastogenesis in Rat Cancer-induced Bone Pain Model

Background:

Calpain, a calcium-dependent cysteine protease, has been demonstrated to regulate osteoclastogenesis, which is considered one of the major reasons for cancer-induced bone pain (CIBP). In the present study, calpain inhibitor was applied in a rat CIBP model to determine whether it could reduce CIBP through regulation of osteoclastogenesis activity.

Methods:

A rat CIBP model was established with intratibial injection of Walker 256 cells. Then, the efficacy of intraperitoneal administered calpain inhibitor III (MDL28170, 1 mg/kg) on mechanical withdrawal threshold (MWT) of bilateral hind paws was examined on postoperative days (PODs) 2, 5, 8, 11, and 14. On POD 14, the calpain inhibitor''s effect on tumor bone tartrate-resistant acid phosphatase (TRAP) stain and radiology was also carefully investigated.

Results:

Pain behavioral tests in rats showed that the calpain inhibitor effectively attenuated MWTs of both the surgical side and contralateral side hind paws on POD 5, 8, and 11 (P < 0.05). TRAP-positive cell count of the surgical side bone was significantly decreased in the calpain inhibitor group compared with the vehicle group (P < 0.05). However, bone resorption and destruction measured by radiographs showed no difference between the two groups.

Conclusions:

Calpain inhibitor can effectively reduce CIBP of both the surgical side and nonsurgical side after tumor injection in a rat CIBP model. It may be due to the inhibition of receptor activator of nuclear factor-kappa B ligand-induced osteoclastogenesis. Whether a calpain inhibitor could be a novel therapeutic target to treat CIBP needs further investigation.     

前交叉韧带切断对卵巢切除大鼠股骨远段骨密度和骨组织结构的影响

目的采用大鼠切除双侧卵巢(Ovariectomy,OVX)制作骨质疏松症(Osteoporosis,OP)模型,切断右膝前交叉韧带制作骨性关节炎(Osteoarthritis,OA)模型,同时行双侧卵巢切除和右膝前交叉韧带切断制作OVX+OA模型。通过骨密度测量和骨组织形态计量学方法来研究OP与OA的关系。方法3月龄Sprague-Dawley大鼠50只,分成基础对照组(BL,G1),手术对照组(Sham,G2),双侧卵巢切除组(OVX,G3),G4为单纯OA组,G5为OVX+OA组。每组10只动物。所有的实验动物在处死前10天和4天分别皮下注射盐酸四环素和钙黄绿素行荧光双标记。BL组在实验开始时杀死,其余4组在术后6个月后杀死。取大鼠右股骨。用双能X线骨密度仪(DEXA,NORLANDXR-36)测量股骨整体骨密度(total Bone Mineral Density,tBMD)和远段骨密度(distal BMD,dBMD)。取股骨远段进行硬组织包埋、切片,用半自动图象分析仪分析及松质骨骨形态计量学软件处理。结果OVX组与Sham组比较,dBMD和骨量BV/TV显著减少,提示造模成功。OVX+OA组与OVX组比较,dBMD和骨量BV/TV显著增加,骨形成和骨吸收指标均显著降低。OVX+OA组与OA组比较,dB-MD和骨量BV/TV显著减少,骨形成和骨吸收指标均显著升高。结论在本研究SD大鼠切除双侧卵巢制作OP模型,切断右膝前交叉韧带制作OA模型,饲养6个月,提示在OVX+OA模型的股骨远段部位,骨性关节炎可延缓骨质疏松症的发生。     

实验大鼠动脉粥样硬化模型升主动脉力学特性研究

目的比较正常和老龄动脉粥样硬化动物模型升主动脉的蠕变特性,确定动脉粥样硬化对升主动脉拉伸力学特性的影响。方法在日本岛津电子万能试验机上对正常组和模型组各15个试样进行拉伸实验。拉伸实验的加速度为5mm/min。结果正常组拉伸最大载荷为1.38&#177;0.16N,最大应力1.99&#177;0.23MPa,最大位移2.59&#177;0.27mm,最大应变52.1%&#177;5.4%;模型组拉伸最大载荷为0.99&#177;0.16N,最大应力1.39&#177;0.19MPa,最大位移2.06&#177;0.22mm,最大应变41.14%&#177;4.37%。结论动脉粥样硬化对升主动脉力学特性具有一定影响。     

中药麻黄、夏枯草、乌贼骨对抗急性血瘀证形成的实验研究

:给大白鼠皮下注射肾上腺素外加冰浴刺激 ,造成寒凝气滞的急性血瘀模型。分别观察麻黄、夏枯草、乌贼骨水煎液对模型大鼠的PT、ELT及血液流变性的影响。结果表明 :麻黄、夏枯草能明显延长模型大鼠的PT、缩短ELT(P <0 .0 1,P <0 .0 5)。麻黄还可明显降低模型大鼠的血液粘度 ,改善其血液流变性 ;夏枯草对血液流变学部分指标有改善作用。乌贼骨对上述指标作用均不明显     

兔骨性关节炎早期软骨细胞凋亡与软骨下骨生物力学改变的相关性

目的探讨骨性关节炎（OA）早期关节软骨细胞凋亡与软骨下骨生物力学改变及其相关性。方法取24只新西兰大白兔,采用Hulth关节不稳造模,左膝为模型组,右膝为对照组,10 d、3个月时各取12只放血处死。各时相点模型组、对照组各取4个膝关节的胫骨近段,去除软组织,进行Mankin软骨损伤评分,采用Tunel法检测关节软骨细胞凋亡情况。去除软骨后用万能力学试验机测定软骨下骨的载荷-位移曲线、应力-应变曲线及弹性模量。结果在造模10 d、3个月后软骨细胞的凋亡逐渐增加,与对照组的差异有高度统计学意义（P〈0.01）;10 d模型组和3个月模型组的软骨下骨的弹性模量与对照组比较,分别相差18%和19%（P〈0.05）;关节软骨细胞凋亡数增加与软骨下骨的弹性模量下降变化呈负相关（r=-0.7579,P〈0.01）。结论OA早期即出现软骨细胞凋亡,同时软骨下骨生物力学发生改变。     

大鼠骨髓源内皮祖细胞分离和培养

目的:研究大鼠骨髓源内皮祖细胞(EPCs)分离、培养以及诱导向内皮细胞分化的方法。方法:采用密度梯度离心法从大鼠骨髓中分离单个核细胞,经贴壁后定向诱导培养2周。以CD34、CD133、VEGFR-2、vWF免疫细胞化学、荧光染色法以及Dil-acLDL结合FITC-UEA-1双荧光染色法鉴定EPCs。结果:贴壁细胞经培养诱导后3d开始伸展,4~7 d形成细胞集落,10~21 d增殖加速呈典型的"鹅卵石"样外观,并出现条索状结构且呈"微血管样"排列生长。细胞免疫荧光染色鉴定CD34、CD133、VEGFR-2、vWF阳性,Dil-acLDL联合FITC-UEA-1双染阳性。结论:从大鼠骨髓中分离单个核细胞,体外诱导培养后可以表现出部分内皮细胞的特征。     

补肾益精方对去势大鼠椎体结构、成分与生物力学性能的影响

目的:评价补肾益精方提高去势大鼠椎体骨质量的有效性,探讨本方改善模型松质骨生物力学性能的作用机制.方法:40只12月龄Wistar雌性大鼠随机分为正常对照组、模型对照组、补肾益精方组与倍美力组,每组10只.给药组的给药时点是双侧卵巢切除术后90 d,给药组与非给药组的处死时点是卵巢切除术或假切除术后180 d.处死以后,分别测定各组大鼠第二腰椎宏观几何结构参数、生物化学成分参数、生物力学性能参数.结果:模型对照组的腰椎宏观几何结构参数与正常对照组比较,未见显著性差异(P>0.05);补肾益精方组、倍美力组与模型对照组比较,也均未见显著性差异(P>0.05).模型对照组的生物化学成分参数与正常对照组比较,其中骨矿盐密度显著减少(P<0.05),骨胶原密度减少不显著(P>0.05);补肾益精方组、倍美力组与模型对照组比较,补肾益精方组的骨矿盐密度与骨胶原密度分别上升3%(P<0.05)和8%(P>0.05),倍美力组分别上升9%(P<0.05)和12%(P>0.05).模型对照组的结构力学参数以及材料力学参数都显著低于正常对照组(P<0.05);尤其在弹性阶段的结构力学参数与材料力学参数方面,补肾益精方组比模型对照组显著升高(P<0.05),但是倍美力组升高不显著(P>0.05);在塑性阶段的结构力学参数与材料力学参数方面,补肾益精方组、倍美力组与模型对照组比较均明显升高(P<0.05),两者升高的幅度分别是30.3%与25.8%.结论:补肾益精方不仅提高去势大鼠椎体的骨质量,改善模型椎体弹性阶段的力学性能的作用也相对优于倍美力,具体机制有待进一步研究.     

脆性骨折及骨关节炎松质骨中经典Wnt通路相关基因表达差异的研究

目的 比较经典Wnt通路相关基因在股骨颈脆性骨折和髋关节骨关节炎病例中的表达差异,探讨相关基因对骨强度的影响。方法 入选病例分为脆性骨折（fragility fracture,FF）组及骨关节炎（osteoarthritis,OA）组,其中,FF组共14例,女性占71.4%,患者平均年龄74.64±6.98岁;OA组共13例,其中女性占76.9%,患者平均年龄66.9±6.98岁;所有标本均来自单侧髋关节置换术患者自愿捐献的新鲜股骨头;咬取股骨头与股骨颈交界中点并远离骨折线处的松质骨,提取总RNA并反转录成cDNA,使用实时荧光定量（quantitative real-time PCR,qRT-PCR）分别检测SOST、DKK-1、Ctnnb1、LRP5、FZD1等基因mRNA的表达水平。结果 脆性骨折组与骨关节炎组比较,SOST基因mRNA水平较高,而Ctnnb1较低,P均<0.05;DKK-1、LRP5、FZD1等基因的mRNA水平差异无统计学意义（P>0.05）。结论 骨强度的降低可能与SOST基因表达增强以及Ctnnb1基因表达的减弱有关。     

淫羊藿提取物对去卵巢大鼠离体骨骨密度及血清雌二醇的影响

[目的]研究淫羊藿提取物对去卵巢大鼠骨密度、血清雌二醇的影响。[方法]取84只雌性大鼠随机分成假手术组（A组）、去卵巢骨质疏松模型组（B组）、己烯雌酚组（C组）、骨疏康组（D组）、淫羊藿提取物高剂量组（E组）、中剂量组（F组）、低剂量组（G组）7组,每组12只。造模成功后,饲养90 d ,开始灌胃90 d后,检测离体骨骨密度、血清雌二醇。[结果]B组大鼠离体骨骨密度、血清雌二醇水平均明显低于其他6组（P ＜0．05）;A组、B组、C组、D组、E组、F组、G组之间比较无明显统计学差异（P ＞0．05）。[结论]淫羊藿提取物可提高去卵巢大鼠离体骨骨密度和血清雌二醇水平,对实验大鼠去卵巢所致骨质疏松症有明显的治疗作用。     

尾吊大鼠恢复负荷后肌萎缩和骨丢失的差异响应

目的 探讨恢复负荷过程中,下肢不同部位的肌萎缩与骨丢失的恢复特征.方法 对比尾吊3周及恢复负荷1周的大鼠,心肌和4种后肢骨骼肌以及股骨、胫骨骨密度和股骨力学性能在失负荷和恢复负荷过程中的特征变化.结果 失负荷引起的萎缩主要为比目鱼肌,还包括腓肠肌和胫骨前肌;恢复负荷后,比目鱼肌首先部分恢复;失负荷引起股骨、胫骨骨密度及股骨力学性能的下降,恢复负荷后没有改善,胫骨骨密度进一步下降.结论 恢复负荷过程中肌萎缩的修复先于骨丢失的恢复,后肢骨骼肌中对于负荷敏感性依次为比目鱼肌、腓肠肌、胫骨前肌、趾长伸肌;胫骨在恢复负荷早期存在持续性骨丢失特征.     

大鼠骨髓间充质干细胞体外分离培养及成骨成脂诱导

目的建立大鼠骨髓间充质干细胞（BMSCs）体外分离、纯化、扩增的方法及诱导BMSCs成骨成脂分化,提供理想的组织工程种子细胞。方法采用贴壁筛选法分离BMSCs,通过不断传代进行纯化和扩增培养,并绘制细胞生长曲线。诱导后检测油红O染色和矿化结节。结果 BMSCs在体外分离培养扩增,细胞形态为长梭形,流式检测分析P3和P5细胞表面标记物CD44、CD90为阳性,CD45为阴性。细胞生长曲线呈S形。经成脂诱导培养,脂肪的特异性油红O染色为阳性;经成骨诱导培养,形成了矿化结节。结论本实验分离培养的细胞具有BMSCs的表面标记特征和诱导分化为脂肪细胞和成骨细胞的潜能,为BMSCs在组织工程中的应用提供基础理论和实验依据。