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骨结构重建的细胞力学研究进展
在19世纪末人们就已经认识到，骨骼所处的力学状态改变时，骨内结构就会发生相应的变化和调整，并形成优化的承力结构。如何解释这种力致骨重建现象的细胞-分子机制是目前骨细胞力学方向的主要研究任务。本文综述了力学刺激作用下骨组织细胞的生物学响应，并分析了其所处的不同力学微环境，即基质变形、振动、流体剪切力、压力和微损伤等，对骨组织结构重建的影响。
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右归饮影响SAMP6鼠血清骨重建调控因子的实验研究
目的 观察右归饮对SAMP6鼠成骨-破骨调控因子骨源性碱性磷酸酶(BALP)和白细胞介素-11(IL-11)血清含量的影响,探讨右归饮防治骨质疏松症的作用机制.方法 选取SAMP6鼠36只,按随机方法分为SAMP6对照组和SAMP6药物组;另取11只同月龄SAMR1鼠,作为同源对照(SAMR1对照组).SAMP6对照组和SAMR1对照组给予生理盐水灌胃,SAMP6药物组给予右归饮灌胃,每日1次.连续12周后,ELISA法检测血清BALP和IL-11的含量.结果 SAMP6药物组和SAMR1对照组血清BALP含量明显高于SAMP6对照组,差异有统计学意义(P＜0.01);SAMP6药物组血清BALP含量低于SAMR1对照组(P＜0.01).SAMP6药物组和SAMR1对照组血清IL-11含量明显低于SAMP6对照组(P＜0.01);SAMP6药物组和SAMR1对照组血清IL-11含量比较,差异无统计学意义(P＞0.05).结论 右归饮能增加SAMP6鼠血清BALP含量,降低IL-11含量,推测其可能促进成骨细胞活性、降低破骨细胞活性,从而达到防治骨质疏松的目的.
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应用引产胎儿软骨重建掌指关节
自1995-2002年,作者尝试应用引产胎儿软骨重建掌指关节16例,取得了较好的疗效,现报告如下.
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骨收获室内骨细胞的方向性生长
目的:利用骨收获室内无应力的物理特性,观察无应力时骨重塑是否有方向性.方法:采用骨收获室模型的动物实验方法,5只日本大耳白雌兔.研究中不限制兔的活动.骨收获室是带有1个宽1 mm的骨长入孔道的钛制圆柱形植入体,允许孔道内的成分被反复取出,仅伴有少量的对周围骨的干扰.先将骨收获室置放兔胫骨内8周,使其与骨达到较好的整合.8周后开始正式实验,其后每隔1个月收获组织.收获的组织,经固定、脱钙,采用石蜡包埋的组织切片.动物实施4阶段的4次手术:第1次空置；第2、3次收获的组织做纵向切片；第4次做横向切片.方向性分析:以每张切片所有骨细胞核方向的标准差为统计量,分析纵切面与横切面细胞的方向是否有差异.结果:收获室内长入组织,纵切面的细胞排列的方向性明显强于横切面,差异有统计学意义.结论:在无应力情况下,骨重建具有方向性.应力不是骨方向改建的直接指导因素.推测骨重建的方向性与骨收获室的结构特点相关,生理的方向性骨重建与应力的关系可能是通过血管介导,应力可能通过影响血管的方向性分布起作用.
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成骨细胞与破骨细胞共培养及其应用研究进展
成骨细胞与破骨细胞并非孤立存在,两种细胞存在直接接触、分泌旁分泌因子、细胞与骨基质3种相互作用.成骨细胞与破骨细胞共培养技术有直接接触式、间接接触式2类方式,它能大程度地模拟体内微环境,有利于研究两细胞间的相互作用,探讨两者失衡在骨质疏松症等骨代谢疾病形成中的作用；细胞共培养应根据病理状态下两细胞的比例选用种属来源一致的细胞.目前该技术主要用于探讨药物防治骨质疏松症的作用机制,已有淫羊藿、三七、补骨脂、雷奈酸锶等既促进成骨细胞骨形成,又抑制破骨细胞骨吸收活性的双重药理作用研究等报道.成骨细胞与破骨细胞共培养的一个新的应用方向,将是应用于软骨下骨重建功能活动的探讨以及中西药干预骨性关节炎的研究.
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带血管骨移植治疗股骨头无菌性坏死进展
股骨头无菌性坏死是骨科临床较常见的疾病,如能早期做出诊断(股骨头塌陷前),可采用钻芯减压(植骨或不植骨)、截骨、以及带或不带血管的骨移植治疗,尽力保存髋关节功能.局部带蒂骨移植与和游离带血管的骨移植能将带血运的骨组织植入股骨头骨坏死区,除用健康骨组织替代坏死骨外,还重建了股骨头新的血供来源.经5年观察,对各期患者治疗成功率为80%.应用游离带血管的骨移植治疗股骨头无菌性坏死,可获得较高的成功率.
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EphB4-EphrinB2双向信号传导在骨重建中的作用
Eph-Ephrin双向信号传导机制是近年来细胞间的通讯机制的研究热点，在神经系统、血管内皮系统及肿瘤形成和转移方面发挥着重要的作用。研究发现该信号传导系统在骨重建中发挥重要作用。破骨细胞上存在EphrinB2配体，成骨细胞前体上存在EphB4受体，以细胞直接接触的方式，通过胞内酪氨酸激酶信号系统，在成骨细胞和破骨细胞内分别产生正向和反向信号，促进成骨细胞前体分化成熟，同时抑制破骨细胞功能，并促进其凋亡。
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骨细胞研究的新进展
骨细胞是骨组织中含量为丰富、分布广泛且包埋在矿化骨基质中的细胞，其寿命可接近机体的寿命。骨细胞通过细胞质树突形成骨细胞和骨表面之间相互通信网络系统，对维持骨组织的正常生理功能具有重要意义。骨细胞作为骨机械应力的直接感受器，不仅可以通过释放生物活性因子如PEG2、NO、ATP等以及经典Wnt／β－catenin信号通路将机械应力信号转化为骨形成或骨吸收的生化信号，并且将这些生化信号传递到骨组织其他类型细胞并调控其功能活动，从而引发骨重建功能。骨细胞周围出现的微裂隙会中断微管网络系统，进而引发骨细胞周围自噬。此外，骨细胞对调节体内矿物质平衡、脂肪代谢以及造血功能也极为重要。
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不同机械力学刺激对骨成骨作用的研究进展
机械力学刺激是影响骨组织生长改建的调控因素,在骨创伤后修复过程中有着重要意义.机械刺激通过作用于细胞外基质-整合素-细胞骨架系统、力敏感性离子通道、G蛋白偶联受体激酶系统等多种信号途径来转导力学信号,从而调控细胞代谢活动和基因表达等应答反应.压缩应力,拉伸应力和流体剪切力是3种基本也是重要的机械力类型.近年来,越来越多的文献报告了3种机械应力在刺激骨成骨作用中有积极影响,包括促进成骨细胞增殖和分泌基质,调控破骨细胞凋亡过程,刺激间充质干细胞向成骨分化等来影响骨重建过程.然而,对于机械刺激在细胞内的信号转导机制,以及应力对骨成骨的作用机制,作用方式,作用参数及作用效应等,目前还未有定论.现将这些不同机械力学刺激对骨成骨作用的新研究结果综述如下,为今后进一步揭示骨组织在机械应力下的代谢和重建机制奠定基础.
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中医药对骨质疏松症骨重建作用机制的研究述评
随着社会老龄化进程的加快,骨质疏松症日益成为突出的公共健康问题.
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基于分子网络模型的中药调控骨重建的评价方法
中医药在防治骨质疏松方面具有明显优势和特色.许多抗骨质疏松中药能够对骨质疏松的关键病理环节——骨重建发挥多方面的整合调节.研究揭示中药调控骨重建的多成分、多靶点、整合作用机制,有待探索新的研究模式和方法.本文从骨重建的骨形成途径、骨吸收途径以及它们之间的相互作用角度,分析骨重建的发生发展过程,探讨体外构建骨重建的生物网络、疾病网络模型,进而构建成分—靶点网络模型,为中药调控骨重建研究提供新思路.通过建立中药成分—靶点对接的方法,阐明中药调控骨重建的多靶点作用机制,为抗骨质疏松中药的多靶点整合机理研究提供方法借鉴.
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三七对骨重建偶联中细胞因子IGF-1,IL-6表达影响
目的:探讨三七对骨重建偶联中细胞因子IGF-1和IL-6的表达影响.方法:通过三七总皂苷被小白兔吸收后,将其血清放入体外成骨细胞和破骨细胞共培养体系,观察培养体系中IGF-1和IL-6的变化.结果:三七组的成骨细胞含量和IGF-1含量均高于对照组,并随着三七的浓度升高而逐渐升高;破骨细胞含量和IL-6含量均低于对照组,并随着三七的浓度升高而逐渐降低.结论:三七能够促进成骨细胞增长,促进成骨细胞分泌IGF-1,抑制成骨细胞分泌IL-6,从而抑制破骨细胞增长,抑制骨吸收功能,达到治疗骨质疏松症的作用.
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振动对骨重建影响的三维有限元分析
目的 观察不同振动频率刺激下股骨表观密度的变化情况,从而确定何种振动参数能对骨骼系统产生有益影响.方法 先获得兔股骨扫描图像,再利用UG软件对图像进行三维重建得到股骨的实体模型,后导入ANSYS软件中,利用ANSYS软件布尔操作中的减操作,得到带有空腔的兔股骨生物力学模型.结果 通过有限元仿真分析,发现添加振动激励后骨骼的应力分布和骨密度发生了变化,股骨部分部位骨密度增加.结论 有限元分析不但为分析振动对骨重建的动物和人体实验打下基础,还为进一步深入了解骨骼结构与力学环境之间的关系、为进一步研究对抗航天失重引起的骨丢失和治疗骨质疏松症提供了帮助.
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2型糖尿病骨质疏松大鼠骨重建研究
目的 通过建立2型糖尿病骨质疏松大鼠模型,探讨其骨重建特点.方法 雌性Wistar大鼠分为假手术组(NS组);去卵巢组(NOVX组);2型糖尿病假手术组(DS组)和2型糖尿病去卵巢组(DOVX组).糖尿病组大鼠造模成功后行双侧卵巢切除术,0、4、8和12周测血糖(FPG)、胰岛素(FINS)、雌激素(E2)及血清骨特异性碱性磷酸酶(B-ALP)和抗酒石酸酸性磷酸酶(TRACP5b),同期测定骨密度(BMD)并行成骨和破骨细胞培养.结果 0周时DOVX组的血糖(13.1±4.9)mmol/L明显高于NS组的(4.4 ±0.6)mmol/L(P<0.05).4周时DOVX组的BMD为(0.073 ±0.012)g/cm2明显低于NS组的(0.098±0.016)g/cm2(P<0.05).4、8和12周时DOVX组的B-ALP与NS组均无差异,而4和8周时DOVX组的TRACPSb明显高于NS组(P<0.05).4、8和12周时DOVX组的成骨细胞活力与NS组均无差异,而DOVX组的破骨细胞计数明显高于NS组(P<0.05).结论 2型糖尿病骨质疏松大鼠骨蘑建特点为骨吸收活跃而骨形成相对减慢.
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初次全膝置换术中非包容性骨缺损的处理
目的:通过对初次全膝关节置换术中非包容型骨缺损的重建,介绍自体或异体骨移植重建的方法和体会.方法:对16例(20膝)非包容性骨缺损的膝关节行全膝关节置换及自体或同种异体移植术.其中13例(17膝)为自体股骨髁或胫骨平台修整后移植,2例为股骨远端冻干异体半关节骨移植,1例为胫骨近端冻干异体半关节骨移植;螺钉固定4膝,钢板固定16膝.结果:术后随访1～8 a,平均3.7 a.所有患者术后均弃拐行走,术后疼痛完全消失,下肢畸形及关节功能明显改善,HSS膝关节评分由术前17.2(11～29分)提高到术后85.2(76～94)分.1例股骨远端异体半关节移植患者术后1 a出现异体骨骨折.其他患者经X线复查时未见假体松动和感染征象,无明显的植骨块移位、骨折、骨吸收、不愈合.结论:在非包容型骨缺损的初次全膝关节置换术中,采用自体或异体骨移植重建可保持假体的长期稳定性,同时为较年轻的患者将来翻修而保存骨量.
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快速成型技术在正颌外科中的应用
目的 利用螺旋CT扫描、三维重建和快速成型技术制作三维头颅模型,并探讨其在口腔颌面部治疗中应用的可行性与准确性.方法 对1例颅骨和口腔颌面部不对称严重畸形的第一、二鳃弓综合症患者使用螺旋CT连续薄层容积扫描,CT数据传至工作站后行三维重建并转换成STL文件格式.将处理后的数据输入快速成型机制造三维头颅模型,在此模型上直接进行测量,并利用患者健侧下颌骨镜像复制出其患侧下颌.结果 根据CT数据制作的三维模型能立体、精确地显示颅面三维解剖结构及其相互关系.模型与真实个体之间总体误差可以控制在0.02～0.53mm.通过镜像复制出患侧下颌骨模型.为准确了解畸形情况、制定合理的手术治疗计划提供了极为重要的依据.结论 快速成型技术制作颅骨镜像实体模型可行.
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瘦素对骨重建的神经调节
骨重建是骨骼保持自我更新的过程,以往认为骨重建的调节仅涉及骨骼局部的自分泌、旁分泌等方式.近年来的研究发现,中枢神经系统对骨重建的维持发挥关键作用,瘦素是其中重要的调控因子.本文简要综述瘦素通过交感神经系统、神经肽(可卡因安非他明调节转录肽,CART),以及神经介素U对骨重建的调节作用及其分子基础.
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骨细胞的生物学功能
骨细胞是骨组织中含量丰富、存活时间长的细胞。通过细胞突触，骨细胞保持了彼此间以及与骨基质表面其他类型细胞的联系，构成了动态的、功能活跃的骨稳态细胞调控网络。骨细胞可以直接感受机械刺激，将其转化为生化信号并传递到其他细胞，同时，骨细胞还可分泌多种功能蛋白，协同指导骨重建。骨细胞是骨组织中信号传递的桥梁枢纽，也是体内矿物平衡和胞外微环境的重要调节者。完整的骨细胞网络结构是维持骨组织正常功能的关键。
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骨质疏松症诊断与骨密度测定方法
骨质疏松症的主要发病机制是骨重建失衡,在遗传、内分泌、年龄和细胞因子等诸多因素影响下,骨形成和骨吸收失耦联,导致骨量减少和骨微结构改变,骨折危险性增高.骨质疏松症诊断需依赖骨密度测定[1].Broe等[2]认为骨密度下降是引起骨折的严重危险因素,骨密度测定可预测骨折风险[3].
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胰岛素信号转导通路与骨重建
骨是一持续重建的组织.骨重建主要由破骨细胞和成骨细胞参与,以破骨细胞激活和骨吸收开始,以与之相耦联的成骨细胞激活和骨形成终结,贯穿于整个生命过程的始终[1].破骨细胞和成骨细胞功能受到全身和局部诸多因素调控,除生长激素、雌激素、甲状旁腺激素外,胰岛素信号转导途径相关因子也起着重要作用.本文就胰岛素信号通路对骨重建的作用进行综述.
