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北京地区生物医药领域基础研究现状及对策建议
对2011~2015年度北京市自然科学基金(以下简称“市基金”)生物医药领域项目的申请和资助情况进行统计，结合北京市生物医药产业发展现状，分析重要研究领域及其发展趋势，讨论市基金在提升生物医药领域基础研究水平、促进学科建设以及培养学科创新人才等方面的重要作用。
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骨髓间充质干细胞在Matrigel凝胶支架上的生长与变化
背景:研究表明,Matrigel 作为一种细胞外基质复合物加入到细胞培养体系中,对细胞的增殖、分化、胶原分泌具有促进作用.目的:建立Matrigel复合骨髓间充质干细胞的三维培养模型,观察Matrigel三维培养条件下骨髓间充质干细胞的形态、增殖及存活情况.方法:全骨髓贴壁法分离培养骨髓间充质干细胞,进行成骨、成脂诱导鉴定;CCK-8测定第3代骨髓间充质干细胞的生长曲线;选取生长状态良好的第2代骨髓间充质干细胞,与Matrigel混合形成细胞凝胶复合物,采用相差显微镜和苏木精-伊红染色观察骨髓间充质干细胞的形态及增殖情况,Live/Dead染色评价细胞活性.结果与结论:①全骨髓贴壁法分离培养的比格犬骨髓间充质干细胞具备向成骨、成脂细胞分化的能力;②骨髓间充质干细胞的生长曲线呈 S 形,符合正常细胞的生长特性;③相差显微镜下可见骨髓间充质干细胞在Matrigel中逐渐伸长相互交联,呈三维网状生长,增殖状态良好,随着时间延长(7 d后),基质胶逐渐变软塌陷, 14 d时仍可见少部分细胞网状交联生长;苏木精-伊红染色可见第4天时细胞胞质较大,第7天时细胞细长、相互交联;④三维培养第1,4,7天,骨髓间充质干细胞在Matrigel中活性百分比分别为92.57%,95.54%,97.37%,呈逐渐升高趋势;⑤结果表明,骨髓间充质干细胞在Matrigel中的增殖能力较强,活性较高.
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体外静水压环境下细胞因子诱导骨髓间充质干细胞向髓核样细胞分化
背景：骨髓间充质干细胞的诱导分化受到综合因素的共同作用，体外通过一定的细胞力学刺激结合细胞因子复合体共同作用，以期进一步提高干细胞髓核样细胞分化的效率。目的：观察在体外静水压环境下转化生长因子β1联合类胰岛素生长因子1诱导骨髓间充质干细胞向髓核样细胞表型分化的效果。方法：取成年大鼠骨髓间充质干细胞，体外培养、分离及纯化，传代至第3代后分为：静压药物组在体外静水压加载系统中运用转化生长因子β1联合类胰岛素生长因子1诱导骨髓间充质干细胞分化；单纯药物组在体外常压环境下使用转化生长因子β1联合类胰岛素生长因子1诱导干细胞分化；空白对照组将骨髓间充质干细胞置于体外常压环境下普通培养基中培养。结果与结论：培养14 d时，静压药物组可见多角形的髓核样细胞，单纯药物组细胞呈不规则形，空白对照组细胞变化不明显。静压药物组细胞中Ⅱ型胶原蛋白及DNA含量高于其他2组。说明在静水压环境下转化生长因子β1联合类胰岛素生长因子1可成功诱导骨髓间充质干细胞向髓核样细胞分化，且诱导效率高于常压。
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温阳益髓中药干预兔膝骨关节炎软骨基质金属蛋白酶的表达
背景：目前临床上关于温阳益髓中药治疗膝骨关节炎对软骨基质金属蛋白酶表达影响的研究还较少有报道。
目的：制作兔膝骨关节炎模型观察温阳益髓中药对软骨基质金属蛋白酶表达的影响。
方法：健康成年新西兰大白兔96只，随机选取72只采用石膏外固定方法制作兔膝骨关节炎模型。确定造模成功后再随机分为3组，模型组不做处理；中药治疗组每日灌胃方药提取液24 mL/kg，药物对照组每日灌胃葡立胶囊(盐酸氨基葡萄糖)24 mg/kg，1次/d，至造模成功后8周。另外24只新西兰大白兔作为空白对照。
结果与结论：PCR 方法定量分析骨关节炎模型组软骨组织中基质金属蛋白酶1、基质金属蛋白酶3、基质金属蛋白酶13表达水平均显著高于其他3组。中药治疗组及药物对照组中基质金属蛋白酶1、基质金属蛋白酶3及基质金属蛋白酶13的表达较模型组明显降低。说明温阳益髓中药治疗兔膝骨关节炎能够有效抑制兔骨关节炎软骨基质金属蛋白酶的表达。 -
有限元法分析多节段颈椎病4种颈前路修复方式的生物力学特点
背景：多节段颈椎病因脊髓多严重受压，故多需手术去除压迫，但是对于选择何种前路修复方法好，目前仍未达成共识。目的：利用三维有限元模型对4种颈椎前路修复方式进行对比分析，分析其生物力学特点。方法：基于健康成年男性C2-C7节段CT图像建立颈椎有限元模型。模拟4种颈椎前路修复方式分别建模，包括颈椎前路椎间盘切除融合、颈椎前路椎体次全切除融合、颈椎前路混合减压融合、颈椎前路间盘切除减压单纯Cage置入融合，计算C2/3、C6/7椎间盘以及钛板-螺钉界面应力变化情况。结果与结论：①4种颈椎前路修复方式在前屈、后伸、侧屈、旋转工况下相邻节段的椎间盘应力均为C2/3节段大于C6/7节段，而且均是颈椎前路间盘切除减压单纯Cage置入融合组椎间盘应力小，颈椎前路椎体次全切除融合组椎间盘应力大；②钛板-螺钉界面应力颈椎前路椎体次全切除融合组大，颈椎前路椎间盘切除融合组小；③结果说明，在修复多节段颈椎病的4种颈前路融合内固定方式中，颈椎前路间盘切除减压单纯Cage置入融合对于相邻节段的生物力学影响小，理论上可以降低邻近节段退变的发病率，但该方法存在增加融合器沉降的风险。
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软骨Ⅱ型胶原和蛋白多糖变化与温阳益髓方干预的影响
背景：骨关节炎发病过程中软骨破坏以Ⅱ型胶原和蛋白多糖破坏丢失明显，而软骨基质中的主要成分Ⅱ型胶原和蛋白多糖的质和量的改变是导致骨关节软骨退变继而发生骨关节炎的直接原因。如何逆转或者阻止此进程的发展，成为当今医学的研究重点。目的：观察温阳益髓方对兔膝骨关节炎软骨细胞Ⅱ型胶原和蛋白多糖表达的影响，探讨其保护软骨细胞的作用机制。方法：选取9月龄新西兰大白兔96只，雌雄各半，采用伸直位石膏管型制动法进行骨关节炎造模，采用信封隐藏随机方法，分为4组：空白组(不做处理)、模型组(单纯造模)、中药组(每日灌胃“温阳益髓方”方药提取液)和西药组(每日灌胃“盐酸氨基葡萄糖”)，中药组每日灌胃方药提取液24 mL/(kg·d)，西药组每日灌胃24 mL/(kg·d)，1次/d，持续6周。通过运用反转录聚合酶链技术，观察温阳益髓方对软骨Ⅱ型胶原和蛋白多糖的影响，并通过病理切片观察Ⅱ型胶原和蛋白多糖的染色结果。结果与结论：空白组及中药组软骨表面平整，甲苯胺蓝染色染色均匀，未见明显失染，模型组及西药组软骨表面不规则，甲苯胺蓝染色染色极度不均，表、中层失染明显；模型组蛋白多糖及Ⅱ型胶原模型组显著低于空白组(P<0.01)；中药组蛋白多糖及西药组蛋白多糖高于模型组(P<0.05或P<0.05)；中药组Ⅱ型胶原及西药组Ⅱ型胶原高于模型组(P <0.05)；中药组蛋白多糖比西药组蛋白多糖高(P <0.05)；中药组Ⅱ型胶原比西药组Ⅱ型胶原高(P<0.05)。结果说明，温阳益髓方能增加兔膝骨关节炎软骨中Ⅱ型胶原表达及蛋白多糖的水平，对维持正常胶原表型、保护关节软骨有一定的作用。
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内质网应激对膝骨关节炎大鼠关节软骨细胞的影响
背景:研究认为,内质网应激与糖尿病、扩张性心肌病、神经退行性疾病等许多慢性疾病的发生相关,而它与骨关节炎的发生也密切相关.目的:分析内质网应激对大鼠关节软骨细胞生存状态的影响,以及内质网应激在体内对大鼠骨关节炎发生发展的影响.方法:在体外分离培养大鼠关节软骨细胞,应用10 mg/L衣霉素建立内质网应激模型.Western Blot检测内质网应激相关蛋白葡萄糖调节蛋白78和C/EBP同源蛋白的表达,并分别应用CCK-8和AnnexinV-FITC(流式法)检测软骨细胞增殖活性及细胞凋亡情况.体内实验选取SD大鼠15只,行前交叉韧带切断、内侧半月板切除术制作膝关节骨关节炎模型,于关节腔分别注射内质网应激激动剂衣霉素、抑制剂牛磺熊去氧胆酸和空白对照PBS,4周后应用苏木精-伊红染色评估各组关节退变情况.结果与结论:①应用衣霉素刺激大鼠关节软骨细胞后,葡萄糖调节蛋白78和C/EBP同源蛋白的表达均显著升高;同时,软骨细胞的细胞增殖活性在衣霉素刺激后逐渐下降,而细胞凋亡率则明显升高;②在大鼠骨关节炎模型中,大体标本及苏木精-伊红染色结果均显示,关节腔注射衣霉素组骨关节炎进展加速,而关节腔注射牛磺熊去氧胆酸组骨关节炎进展减慢;③结论:内质网应激的过度激活导致体外培养的大鼠关节软骨细胞增殖活性降低及细胞凋亡增加,这可能是导致骨关节炎发生发展的重要机制之一;应用内质网应激抑制剂牛磺熊去氧胆酸可以有效地减少内质网应激导致的骨关节炎的进展.
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便携步态分析量化评价脊髓型颈椎病患者的步态特征
背景：步态改变是脊髓型颈椎病重要的诊断依据和手术指征；传统的三维步态实验室因操作复杂和耗时费力等原因，无法真正应用于临床前沿。近些年，基于微型传感器的便携式步态分析设备逐渐兴起和发展，部分经过了临床应用验证，使患者在病房里进行步态分析成为现实。
目的：以便携式步态分析仪量化评估脊髓型颈椎病的步态特点。
方法：选择2013年3至11月连续住院治疗的15例伴有步态异常的脊髓型颈椎病患者纳入患者组，同期30例健康受试者纳入对照组。受试者佩戴便携式步态分析仪在30 m的平地上来回自由行走120 m进行检测，共12个步态参数纳入研究，包括7个常用步态参数：单腿站立时间、双腿站立时间、步态周期时间、速度、步频、步长、跨步长及5个新定义的步态参数：拔腿强度、摆腿强度、地面反冲、足落地控制和摆动前期角度。3例患者接受常规颈椎减压，治疗后1周佩戴颈托下地后再次进行步态测试。
结果与结论：与对照组相比，患者组患者的双腿站立时间和步态周期明显延长(P<0.05)，速度、步频、步长、跨步长、摆腿强度、地面反冲、足落地控制和摆动前期角度明显减小(P<0.05)，而单腿站立时间和拔腿强度差异无显著性意义(P>0.05)。3例手术患者治疗后日本骨科学会评分改善率32.5%，摆腿强度在图形上可见明显改善。脊髓型颈椎病患者日本骨科学会评分与所有12项检测的步态参数均有不同程度的相关性。说明便携式步态分析仪能够有效检测测量伴有步态异常的脊髓型颈椎病患者的病理步态，可协助客观量化评估下肢神经功能的变化。 -
肥胖儿童背包行走时的步态特征
背景:背包行走是儿童常见的活动.过重的书包会对儿童下肢及足部造成不利的影响,从而影响儿童的发育.目的:探讨肥胖对儿童背包行走时步态特征的影响.方法:应用体质量指数法并参考中国学龄儿童青少年超重、肥胖筛查体质量指数标准,对儿童进行选择.纳入40名小学生作为观察对象,其中20名肥胖儿童,体质量指数(28.13±3.4)kg/m2;20名非肥胖儿童,体质量指数(17.44±1.57)kg/m2.应用比利时RSscan International公司的2 m footscan足底压力平板测试系统对儿童在背包行走时的步态进行测试.结果与结论:①与非肥胖儿童相比,肥胖儿童在背包行走过程中,左、右足Ⅰ-Ⅴ跖骨、足中部、足跟内侧压强峰值显著增大(P<0.05);全足支撑期占整个足支撑阶段的百分比显著延长(P<0.05);足弓指数值(足中部与地面接触面积的百分比)和右足足轴角均显著增大(P<0.05);②结果提示,肥胖对儿童背包行走时的足底压力分布有明显的影响.与非肥胖儿童相比,肥胖儿童足跖骨、足中部、足跟内侧区域受力显著增大,身体的稳定性变差,行走时足更扁平,肥胖儿童足八字脚更严重.这些因素使得肥胖易造成儿童负重时的足底损伤.
