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背景和目的激素性股骨头坏死(Steroid-induced osteonecrosis of the femoral head,SONFH)致残率高,长期以来都是骨科医生的一个挑战。研究表明,下丘脑能通过经典的分泌轴调节骨代谢,骨细胞上均存在促甲状腺激素(TSH)、卵泡刺激素(FSH)、催产素(OXT)等激素的受体并受这些激素的直接调控,学术界因此提出了下丘脑-垂体-骨轴(pituitary—bone axis)的概念。此外,下丘脑中的很多神经元和代谢激素被证明具有更加直接、强大的中枢骨调节能力,如神经肽Y(NPY)神经元和雌激素(E2),研究者把这种联系称为脑-骨通路/联系(brain-to-bone pathway/connection)。NPY神经元作为促食类神经元,是能量和中枢骨调节的关键中枢区域,可以通过其受体Y1和Y2产生中枢和外周的负反馈骨调节形式,其在骨坏死的作用尚缺少研究。临床上也常可见到合并颅脑外伤的患者,肢体骨折处的骨痂生长更快,骨痂量也更多。这些研究提示我们脑对骨代谢有强大的调节作用,但这种调节在SONFH的发病过程中的作用还未见研究,我们认为脑-骨通路在SONFH治疗中的作用有重要的价值。我们推测:一方面中药在治疗SONFH的时候部分疗效有可能通过抑制NPY系统实现;另一方面TBI对骨折产生的促成骨作用可能也发生在ONFH模型并对骨坏死产生治疗作用。为了对这两个假说进行验证,我们利用补肾活血汤和轻度TBI对SONFH模型大鼠进行干预,观察NPY系统的响应和局部成骨情况,验证TBI的促成骨作用并进一步探索NPY系统的负反馈调节机制。方法(1)健康成年SD雄性大鼠40只,随机分为4组(n=10):正常对照组(A组),模型对照组(B组),补肾活血汤组(C组),TBI组(D组)。A组不作处理,B、C、D组通过大肠杆菌内毒素和甲基强的松龙行SONFH造模,造模完成后B组不再作特殊处理,C组使用补肾活血汤灌胃,D组使用Feeney自由落体打击装置行轻度TBI损伤。在SONFH造模后的第4和8周通过HE染色进行模型验证。(2)应用实时荧光定量PCR(RT-PCR)检测成骨标志物Runx2、Osx以及坏死因子Bax;利用酶联免疫吸附实验(ELISA)和蛋白质免疫印迹实验((Western Blot)检测脑、骨组织的NPY;应用实时荧光定量PCR(RT-PCR)和蛋白质印迹法(WB)检测Wnt/β-catenin的激活情况。结果(1)HE染色发现,A组骨小梁规则,形态正常,少见空骨陷窝,未找到脂肪空泡;B组可见骨小梁稀疏、紊乱,甚至出现中断,多见空骨陷窝和脂肪空泡;C、D组的骨坏死情况介于A、B组之间,骨小梁形态和排列变化不明显,大部分细胞形态正常,脂肪空泡和空骨陷窝比B组明显减少。(2)实时荧光定量PCR结果示B组的Runx2(P<0.001)、Osx(P=0.021)下降,而C、D组的Runx2、Osx上升(P<0.001),Bax正好相反,B组的Bax上升而C、D组有所下降(P<0.001)。酶联免疫吸附实验和蛋白质免疫印迹实验测试脑骨之间NPY的表达量,与A组相比,B组下丘脑中的NPY、Y2和骨组织中的NPY、Y1含量明显升高,差异具有统计学意义(P<0.01)。利用中药和TBI干预后,与B组相比,C组Y1、Y2以及NPY的含量都明显降低了,差异有统计学意义(P<0.01);TBI组下丘脑和骨组织中的NPY明显降低(P<0.05),而Y2在两组中无明显统计差异(P>0.05)。蛋白质印迹法和实时荧光定量PCR检测Wnt/β-catenin通路关键分子,蛋白质印迹法示和A组相比,B组的Wnt3a(P<0.001)和β-catenin(P<0.001)的含量都显著降低了,和B组相比,C组和D组的Wnt3a(P<0.001)和β-catenin(P<0.001)又明显上升了,中药组和TBI组两者比较,分别是Wnt3a(P=0.001)和β-catenin(P<0.001)的上升更明显;实时荧光定量PCR示和A组相比,B组的Wnt3a、β-catenin都下降了,P值分别为0.011和0.001,同时PPARγ2的表达却上升了(P<0.001);和B组相比,C组和D组的Wnt3a和β-catenin的表达大幅上升,C组的Wnt3a上升高于TBI组(P=0.003),D组的β-catenin的表达虽略高于C组(P=0.083),但是没有统计学差异;虽然C组和D组的PPARγ2都显著下降了,但C组比D组下降得更明显(P=0.004)。结论(1)LPS(20μg/kg)配合MPS(40 mg/kg)行ONFH造模的优势明显,动物成活率和成功率高,比单纯激素诱导用时更短,是较好的造模组合。(2)补肾活血汤和轻度的TBI损伤都能对ONFH骨组织产生积极的成骨作用,两者相比,TBI有更强的抗细胞凋亡能力,而中药在成骨能力和抑制脂肪分化方面优于TBI。(3)中药、TBI和ONFH造模都引起了NPY系统的响应,造模在中枢和外周提高了该系统表达,而中药和TBI则对该系统起抑制作用,这种抑制作用符合NPY系统的负反馈骨调节模式。(4)中药和TBI对ONFH的促成骨作用可能是通过激活Wnt/β-catenin信号通路产生的,并且Runx2更加敏感,干预后的波动范围大,更能代表成骨趋势性的强弱;而Osx更加特异,干预后波动范围小,更能代表真实的成骨结果。