激素性股骨头坏死发生机制以及Bcl-2抑制成骨细胞凋亡的实验研究

来源 :首都医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:chen20080310
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激素性股骨头坏死(Steroidinducedavascularnecrosisofthefemoralhead,SANFH)是指因长期或短期大剂量使用糖皮质激素而引起的一种股骨头坏死。自1957年首次报道以来,临床病例屡见不乏,主要累及中青年,病变特点是多为双侧性,坏死范围广,致残率高,其发病率已占非创伤性股骨头坏死的首位,因而越来越受临床研究者的关注。大量资料表明,在激素作用下,成骨细胞、骨细胞以及软骨细胞发生凋亡坏死,但详细发生机制尚不完全清楚,因而大部分患者早期不能明确诊断,加之临床缺少行之有效的早期诊断方法,给激素性股骨头坏死的预防和治疗带来较大困难。对此,本课题开展了以下几方面研究:  一、86例非典型肺炎患者经激素治疗后发生股骨头坏死病例9年随访分析  目的:探讨激素性股骨头坏死的发病规律。方法:随访2003年5月至8月在内蒙古医科大学附属医院86例SARS患者。男51例,女35例,年龄20-50岁,平均30.73±3.27岁。按照非典型肺炎(SevereAcuteRespiratorySyndromes,SARS)诊断标准(1),76例为普通型患者,10例为重型患者。所有患者均按同一标准行髋关节X线摄影和核磁(MR)检查。诊断为股骨头坏死患者每3~6个月行CT和X线复查,每年行MR复查一次。2012年3~7月对随访的85例患者再次行MR及X线检查。结果:经9年随访,86例(172髋)SARS患者经激素治疗后,早期发现股骨头坏死14例(28髋),其中2髋出现股骨头塌陷。除1例失随访外,其余71例患者早期未发生股骨头坏死,后期亦未出现股骨头坏死,可见SARS患者经激素治疗后股骨头坏死发病率约为16.28%。结论:SARS患者应用大剂量激素冲击治疗后,约16.28%出现股骨头坏死,但SARS患者应用激素治疗后对髋关节功能未形成严重不良影响。  二、激素性股骨头坏死发生机制以及Bcl-2的作用研究  目的:建立兔激素性股骨头坏死动物模型,从脂质代谢、血液流变以及激素对骨组织细胞的直接作用等角度探讨激素性股骨头坏死的发病机理。方法:健康成年日本大耳白兔,静脉注射大肠杆菌内毒素(LPS)100μg/kg,共两次,第2次注射后,肌肉注射甲基强的松龙20mg/kg,共注射3次,建立激素性股骨头坏死动物模型。PCR克隆Bcl-2翻译区,构建Bcl-2表达载体。实验分为:对照组、模型组、Bcl-2治疗组(Bcl-2过表达质粒200μg/kg与甲基强的松龙同时注射,共3次),每组9只,4周后处死动物,取双侧股骨头;HE染色观察各组股骨头组织病理改变,计算空骨陷窝率;Hoechest33258染色检测股骨头内细胞凋亡情况;全自动生化分析仪检测各组动物总胆固醇和甘油三酯的变化;全功能自动血液流变仪测定各组动物全血粘度、血浆粘度和红细胞压积;免疫组化检测各组动物股骨头组织中Cyt-c、Caspase-9、Bcl-2、p53、VEGF的表达;并进行数据统计分析,探讨激素性股骨头坏死的发病机制。结果:PCR显示在752bp处为单一明亮的谱带,与预期大小一致,测序结果经DNAMAN6.0分析与预期序列完全相同,表明成功克隆了Bcl-2的翻译区;将Bcl-2连接至pcDNA3.1表达载体,PCR及双酶切鉴定表明成功构建Bcl-2过表达质粒pcDNA3.1-Bcl-2;HE染色可见:模型组骨小梁稀疏变细、间隙增大,骨细胞核浓缩,空骨陷窝率(34.8±5.$)%显著高于对照组(10.4±3.58)%(P<0.01);给予Bcl-2治疗后,股骨头髓腔内脂肪细胞明显减少,空骨陷窝率(22.8±5.76)%显著低于模型组(P<0.05),但仍高于正常对照组;Hoechested结果表明:模型组股骨头组织存在大量的凋亡细胞,而经Bcl-2处理同凋亡细胞数目有所减少,但仍高于对照组;血液流变学各项指标,包括全血高切粘度、低切粘度、血浆粘度以及红细胞压积等模型组均显著高于对照组(P<0.05);胆固醇、甘油三酯水平亦显著高于对照组(P<0.05),给予Bcl-2处理后虽有一定程度改善,但无显著差异(P>0.05);免疫组化结果表明,模型组Cyt-c、Caspase-9、p53的表达均显著高于对照组(P<0.05),Bcl-2处理后显著降低(P<0.05),尽管模型组VEGF的表达显著低于对照组(P<0.05),但Bcl-2处理后无明显改变(P>0.05)。结论:大剂量激素能够引起股骨头骨细胞凋亡,主要激活细胞的线粒体凋亡途径,Bcl-2在一定程度上,能够抑制细胞凋亡的发生,可有效缓解激素诱导的股骨头坏死症状。  三、激素性股骨头坏死所致成骨细胞凋亡的机制实验研究  目的:通过体外实验进一步明确激素致股骨头坏死的机制以及Bcl-2对细胞凋亡的抑制作用。方法:选择24d孕兔,无菌剖腹取兔胚胎,分离兔成骨细胞;Gomori钙钴法(碱性磷酸酶染色)鉴定成骨细胞;氧糖剥夺细胞模型建立:将细胞置于5%CO2、1%O2、94%N2的三气培养箱培养,实验分为对照组,甲基强的松龙组(在细胞培养液中加入终浓度为2μmol/L的甲基强的松龙),甲基强的松龙+Bcl-2转染组,氧糖剥夺组,氧糖剥夺+Bcl-2转染组;AV/PI染色,流式细胞仪检测各组细胞凋亡;分离线粒体,检测线粒体膜通透性;RT-PCR检测骨钙素、Ⅰ型胶原、以及各组细胞Bcl-2、p53、VEGF、Caspase-9的表达;Westernblot检测Bcl-2、p53、VEGF以及Cyt-c的表达及Caspase-9的活性。结果:碱性磷酸酶染色显示所分离细胞含有棕褐色阳性颗粒,表明为成骨细胞;RT-PCR结果表明所分离成骨细胞能够表达骨钙素和Ⅰ型胶原;流式细胞术检测结果表明:甲基强的松龙组和氧糖剥夺组细胞凋亡率分别升高至(66.00±9.21)%和(79.46±1.89)%,与对照组相比有明显差异(P<0.05),转染Bcl-2的细胞凋亡率分别降低至(40.83±7.82)%和(44.12±6.04)%,但仍显著高于对照组;甲基强的松龙组和氧糖剥夺组细胞线粒体通透性均显著高于对照组(P<0.05),转染Bcl-2后线粒体的通透性显著降低(P<0.05);甲基强的松龙组和氧糖剥夺组p53以及胞浆Cyt-c的表达和Caspase-9活性均显著高于对照组(P<0.05),转染Bcl-2后明显降低(P<0.05);与对照组比较,甲基强的松龙组和氧糖剥夺组VEGF的mRNA和蛋白表达均显著降低(P<0.05),但转染Bcl-2后未发生改变(P>0.05)。  结论:大量激素不仅能够直接诱导股骨头内(成)骨细胞的凋亡,亦可引起机体脂质代谢紊乱、血液粘稠度增加,股骨头血供缺乏,间接诱导细胞凋亡;Bcl-2具有抑制成骨细胞凋亡的作用。
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