获得性异位骨化的分子生物学机制

背景:异位骨化是一个动态发展的过程,临床中不同亚型的异位骨化具有不同病因或诱导因素,但在异位骨化中后期进展阶段又表现出相似的病理过程,其中由于创伤等因素引起的获得性异位骨化具有较高的发病率。目的:对近年获得性异位骨化发生发展相关分子生物学机制研究进行综述。方法:以“分子生物学,异位骨化,机制”为检索词在中国知网、万方医学数据库进行检索,以“molecular biological,heterotopic ossification,mechanisms”为检索词分别在PubMed、Embase、Web of Science及Google Scholar数据库进行检索,检索时限为2016年1月至2022年8月,并根据获得文献进行补充检索,对所得文献进行筛选,最终纳入131篇文献进行综述分析。结果与结论:①获得性异位骨化的发生和发展是一个动态的过程,具有一定的隐匿性,因此该疾病的诊疗有一定的困难。②文章通过综述国内外相关文献,发现获得性异位骨化涉及骨形态发生蛋白、转化生长因子β、Hedgehog、Wnt及mTOR共5条主要信号通路,同时在局部微环境中涉及到Runx2、血管内皮生长因子、缺氧诱导因子、成纤维细胞生长因子及Sox9共5项核心枢纽因子,核心机制可能是不同信号通路之间的相互作用,影响机体成骨细胞前体细胞、成骨细胞微环境以及与此相关的细胞因子,进而影响机体骨代谢并导致获得性异位骨化的发生。③未来可以以异位骨化相关单细胞的成骨内稳态为研究方向,以成骨细胞前体细胞-成骨微环境-信号通路及细胞因子作为研究要素,探索各部分要素在不同时空条件下的特征,比较不同种类、不同个体细胞成骨内稳态异同,从整体视角观察异位骨化分子信号网络调控机制,有利于未来临床防治异位骨化新方法的探究。④以中医药及靶向治疗为代表的治疗方法是近年的研究热点,如何将中医药与体内成骨稳态联系,并与靶向治疗相结合,也是未来研究方向之一。⑤目前获得性异位骨化的研究仍多限于基础实验研究,临床防治方法仍存在疗效不确切及不良反应明显等缺陷,相关靶向防治药物临床应用安全性及有效性仍有待验证,如何以基础实验研究为基础,结合发生发展机制,为临床防治提供新方向将是未来研究的重点。

胶原纤维在跟腱损伤后异位骨化中的作用机制研究

目的异位骨化是指在非骨骼组织中出现病理性骨组织的过程。在跟腱异位骨化过程中,跟腱胶原纤维是矿物质沉积的框架,胶原纤维的结构和排布决定了矿物质的异位沉积,然而胶原纤维在跟腱异位骨化过程中的作用机制尚不清楚。本研究的目的是揭示跟腱组织内胶原纤维在矿物质异常沉积中的作用。方法本研究构建了大鼠跟腱断裂诱发异位骨化的模型,在跟腱断裂5周后,利用PSR染色,免疫组织化学双标记,拉曼光谱、场发射扫描电镜检测跟腱切断组织内胶原纤维特性;利用拉曼光谱、场发射扫描电镜、Micro-CT和H&E切片染色检测组织内的矿物质沉积规律。利用AFM、纳米压痕等检测异位骨化组织的多尺度力学性能。初步研究表明,胶原纤维结构排布与羟基磷灰石的异常沉积关系密切。下一步研究拟探讨跟腱组织损伤是否通过改变胶原纤维类型,排布结构和电荷等调控矿化过程,进而诱导异位骨的形成。明确胶原纤维结构在诱发异位骨化过程中的作用,将为揭示异位骨化的深层机制及防治策略提供思路。

非编码RNAs在强直性脊柱炎异位骨化中的研究进展

强直性脊柱炎(ankylosing spondylitis,AS)是一种慢性的先天性免疫系统诱导的自身炎症性疾病。其中异位骨化为主要病理特点,可导致关节活动度丧失和强直,甚至严重残疾。非编码RNA(ncRNA)为重要调节性非蛋白质编码转录本,由长链RNA(lncRNA),微小RNA(miRNA)及环状RNA(circRNA)3种类型组成。近年来的研究逐渐关注到ncRNAs与AS异位骨化之间的密切关系。基于此,本文回顾了ncRNAs在强直性脊柱炎异位骨化的新发现,分析了它们在调控成骨分化、成骨细胞骨基质矿化、破骨细胞介导的骨吸收、相关细胞的活性和凋亡、血管生成及在信号通路中的作用,旨在确定它们作为AS新型生物标志物和治疗靶点所具有的潜力和面临的挑战。

强直性脊柱炎异位骨化发生机制的研究进展

强直性脊柱炎为难治性自身免疫性疾病,异位骨化是其最主要的病理特征之一。强直性脊柱炎异位骨化的发生机制涉及多个方面,包括骨化相关基因、骨化相关因子、骨化相关细胞、骨化信号通路和机械应力等。本文从多途径、多通路、多靶点、多因子的不同方面阐述了强直性脊柱炎异位骨化的发生机制,以期为拓展临床及基础研究、深入认识强直性脊柱炎提供参考。

口服吲哚美辛联合放射治疗对预防肘关节异位骨化切除术后骨化复发的效果

目的观察局部小剂量单次放射治疗联合口服吲哚美辛对预防肘关节异位骨化切除术后复发的效果。方法回顾性分析在我院2010年1月—2022年12月收治的60例肘关节异位骨化行切除术治疗患者的临床资料。根据治疗方案的不同进行分组,其中以口服吲哚美辛治疗的30例患者为对照组,在此基础上联合局部小剂量单次放射治疗的另30例患者为研究组。比较两组患者在治疗前、后的疼痛评分、Mayo肘关节功能评分、上肢运动功能评分,统计两组术后12个月骨化复发情况。结果在治疗前两组疼痛评分、Mayo肘关节功能评分、上肢运动功能相比,并无统计学差异(均P>0.05)。在药物治疗疗程介绍后两组各评分均较治疗前改善,其中研究组均较对照组改善更佳(均P<0.05)。随访12个月骨化复发率研究组低于对照组(P<0.05)。结论在肘关节异位骨化切除术患者中,以局部小剂量单次放射联合口服吲哚美辛,相比单独药物治疗可进一步减少术后复发,促进术后肘关节功能及上肢运动功能恢复。

吲哚美辛预防肘关节骨折术后异位骨化的临床疗效分析

目的:探究吲哚美辛预防肘关节骨折术后异位骨化(heterotopic ossification,HO)的临床疗效。方法:选取2019年1月—2021年1月麻城市人民医院收治的100例肘关节骨折患者。根据随机数表法将其分为观察组和对照组,各50例。两组均采用手术治疗,对照组给予常规药物,观察组在对照组基础上给予吲哚美辛。比较两组HO发生情况,治疗前后肘关节功能、炎症因子。结果:治疗后,观察组HO发生率低于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。治疗后,两组关节活动度、关节稳定度、疼痛程度、日常功能评分均升高,观察组关节活动度、关节稳定度、疼痛程度、日常功能评分均高于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。治疗后,两组C反应蛋白(C-reaction protein,CRP)、白细胞介素-6(interleukin-6,IL-6)、肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)水平均下降,观察组CRP、IL-6、TNF-α水平均明显低于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。结论:将吲哚美辛应用于肘关节骨折患者术后预防中,可以有效降低HO发生率,提高肘关节功能评分,减轻炎症反应。

髋关节术后异位骨化的研究进展

异位骨化(Heterotopic Ossification, HO)是指在正常情况下没有骨组织的软组织内,出现了成骨细胞,并形成了骨组织。HO是髋关节骨折术后常见的并发症之一,一旦发生可能会引起较严重的后果,且由于髋关节骨折术后HO的高发病率及其发病机制的复杂性,其预防与治疗一直受到人们的关注。但学术界目前对HO发病机制的认识、最有效的预防方案、手术时机的选择、物理治疗的必要性以及基因靶向治疗的临床应用等问题尚不明确。本文通过对HO最新研究的文献进行系统评价,为髋部骨折术后HO的发病机制的研究与治疗提出专业意见。

异位骨化中巨噬细胞的糖代谢重编程

异位骨化(HO)是指在非骨组织中形成的骨骼外的骨。炎症对于HO的发生发展有着促进作用,巨噬细胞是炎症的关键媒介,大量巨噬细胞被募集到HO的部位,参与间充质干细胞成骨分化、血管生成和缺氧微环境的分子机制。受微环境的变化影响,巨噬细胞被激活后极化为不同的亚群行使不同的功能。三羧酸循环的代谢产物对于巨噬细胞的激活和稳态功能都发挥了特定的作用。本文对于HO中巨噬细胞的糖代谢重编程作一综述。

从“溪谷属骨”理论探析创伤性异位骨化

“溪谷”的概念首见于《黄帝内经》,定位于筋骨肉间,深入及骨并与其相连属。“溪谷属骨”理论出自《素问·阴阳应象大论篇》,该理论明确指出“溪谷”作为筋骨肌肉的间隙,从结构和生理上与附属肌肉和血液循环密切相关。创伤性异位骨化为创伤后骨外成骨,中医学属于“瘀血痹”的范畴。文章梳理挖掘和深入研究古籍中对“溪谷”及“溪谷属骨”理论的论述,从溪谷的解剖学定位与溪谷间“血气凝结,积聚成痕”的角度阐释创伤性异位骨化的病因病机,丰富“溪谷属骨”理论的现代科学内涵,为中医药防治创伤性异位骨化提供理论依据。

骨形态发生蛋白4诱导下骨骼肌内异位骨化的细胞来源

背景:骨骼肌异位骨化是临床上严重的并发症。对于骨骼肌异位骨化而言,其参与成骨过程中的细胞仍不明确。目的:观察肌细胞及筋膜细胞以及内皮细胞在骨肌中异位骨化过程中的参与情况,观察骨形态发生蛋白4诱导下骨骼肌内异位骨化的细胞来源。方法:培养C2C12细胞和诱导培养基数天下C 2 C 12细胞形成的肌管,将质量浓度500 ng/mL骨形态发生蛋白4分别加入培养基后,显微镜下观察处理10 d内C2C12细胞和肌管是否继续增殖;按不同比例共培养大鼠肌细胞(L6)和人成纤维源性细胞(fibroblast-derived cells,FDC),通过番红O染色和阿尔新蓝染色研究上述细胞在质量浓度500 ng/mL的骨形态发生蛋白4和质量浓度10 ng/mL的转化生长因子β3处理下21 d内成骨和成软骨分化潜力。使用转基因动物FVB/N-TgN(TIE2-LacZ)182Sato小鼠,通过在基因鼠大腿肌间隙植入含有15μL的腺相关病毒-骨形态发生蛋白4(5×1010 PFU/mL)10 d及14 d,再通过X-gal染色来观察异化骨中有无新血管内皮生成。结果与结论:①骨形态发生蛋白4导致肌束退化并增加C2C12细胞增殖。与其他组相比,FDC组具有较高的阿尔新蓝和番红O染色面积(P<0.05)和较低碱性磷酸酶染色面积(P<0.05);而L6组和其他组相比具有更大的碱性磷酸酶染色面积(P<0.05),但阿尔新蓝和番红O染色面积较小(P<0.05)。②将腺相关病毒-骨形态发生蛋白4吸附的明胶海绵移植到FVB/N-TgN(TIE2-LacZ)182Sato小鼠中会导致异位骨化。③X-gal染色结果显示,在软骨细胞及异化骨中无明显染色,提示Tie2+内皮细胞不参与异位骨化的形成。④结果证实,在腺相关病毒-骨形态发生蛋白4诱导的骨骼肌异位软骨化过程中,成纤维细胞是软骨细胞的主要细胞来源,而肌源性细胞是成骨细胞的主要来源。Tie2+内皮细胞可能不是软骨和骨的细胞来源。

婴儿进行性异位骨化症一例报告

患儿男,6月龄,因“全身多处结节进行性增大4月”入院,腹部皮肤病损病理检查符合钙质沉积症,基因测序检测显示患儿GNAS基因有一个杂合突变,为移码突变,考虑诊断为进行性异位骨化症。

人工颈椎间盘置换术后远期随访发生异位骨化及骨吸收的危险因素分析

目的探讨人工颈椎间盘置换术(cervical disc replacement,CDR)后远期发生异位骨化(HO)及椎体前缘骨吸收(ABL)的危险因素。方法本研究回顾性分析了2009年1月至2012年12月期间在我院接受CDR手术的86例病人。收集病人性别、年龄、身体质量指数(BMI)等一般资料;术前、术后日本骨科学会(JOA)评分、疼痛视觉模拟量表(VAS)评分、颈椎功能障碍指数(NDI)、健康状况调查表-36躯体健康评分(SF-36PCS);C2~C7活动度、手术节段活动度、HO程度、ABL情况等。末次随访时根据McAfee分级法将病人分为低等级HO组(无HO或McAfee Ⅰ~Ⅱ级)和高等级HO组(McAfee Ⅲ~Ⅳ级)。先后通过多变量回归分析、逻辑回归分析,评估术后发生高等级HO及ABL的相关危险因素。结果末次随访时,36例纳入低等级HO组,50例纳入高等级HO组,两组病人术后临床疗效相关评分相较于术前均有显著改善(P<0.05)。术后发生HO的危险因素包括:年龄[OR=1.030,95%CI(1.010,1.052),P=0.032]、男性[OR=1.842,95%CI(1.113,3.052),P=0.019]、吸烟史[OR=2.214,95%CI(1.282,3.833),P=0.005]、高BMI[OR=1.154,95%CI(1.073,1.240),P=0.001]、术前钩椎关节退变[OR=2.180,95%CI(1.282,3.634),P=0.004]、手术节段活动度丧失[OR=1.262,95%CI(1.082,1.454),P=0.003]。发生ABL的风险因素包括:术后早期过度活动[OR=2.120,95%CI(1.241,3.620),P=0.003]、骨质疏松[OR=1.322,95%CI(1.101,1.582),P=0.027]、长期使用类固醇药物[OR=2.750,95%CI(1.542,4.920),P=0.016]、术前钩椎关节退变[OR=1.682,95%CI(1.182,2.262),P=0.044]。结论CDR术后HO和ABL的发生与多种因素相关,针对这些高危人群应采取个性化的预防和治疗策略,以提高术后疗效,减少并发症的发生。

塞来昔布对创伤性异位骨化跟腱组织相关因子表达及生物力学的影响

目的探讨塞来昔布对创伤性异位骨化(HO)跟腱组织相关因子表达及生物力学的影响。方法采用随机数字表法将60只实验兔分为正常组、模型组、塞来昔布低剂量组、塞来昔布高剂量组、塞来昔布用药3周组、塞来昔布用药6周组,每组10只。除正常组外,其余实验兔均建立创伤性HO模型。造模成功后,塞来昔布低、高剂量组分别给予塞来昔布20、60 mg/(kg·d)灌胃,连续10 d;塞来昔布用药3周组给予塞来昔布10 mg/(kg·d)灌胃,连续3周;塞来昔布用药6周组给予塞来昔布10 mg/(kg·d)灌胃,连续6周;正常组与模型组均给予0.9%氯化钠溶液2 mL灌胃,连续10 d。使用ELISA试剂盒检测血清CRP水平;使用皮温计记录肢体皮温,以肢体肿胀评分评估肿胀程度;X线摄片观察新骨形成情况;采用三点弯曲实验法检测兔右跟腱生物力学参数;采用qRT-PCR检测跟腱组织骨形成蛋白(BMP)-2、BMP-4;免疫组化法检测跟腱组织环氧合酶-2(COX-2);Western blot法检测跟腱组织转化生长因子-β(TGF-β)1、Smad1蛋白表达水平。结果与正常组比较,模型组血清CRP水平、平均皮温、肿胀程度及新骨形成评分、跟腱组织BMP-2、BMP-4 mRNA表达水平、COX-2灰度值和TGF-β1、Smad1蛋白表达水平均升高(均P<0.05),而右跟腱最大载荷、抗弯强度、弹性载荷及刚性系数均降低(均P<0.05);与模型组比较,塞来昔布低、高剂量组及塞来昔布用药3、6周组血清CRP水平、平均皮温、肿胀程度及新骨形成评分,跟腱组织BMP-2、BMP-4 mRNA表达水平,COX-2灰度值和TGF-β1、Smad1蛋白表达水平均降低(均P<0.05),而右跟腱最大载荷、抗弯强度、弹性载荷及刚性系数均升高(均P<0.05);与塞来昔布低剂量组比较,塞来昔布高剂量组血清CRP水平、平均皮温、肿胀程度及新骨形成评分、跟腱组织BMP-2、BMP-4 m RNA表达水平、COX-2灰度值和TGF-β1、Smad1蛋白表达水平均降低(均P<0.05);塞来昔布用药3、6周组、塞来昔布低剂量组上述指标两两比较差异均无统计学意义(均P>0.05)。结论不同剂量及作用时间下塞来昔布均可改善创伤性HO兔的生物力学,降低炎性反应,其作用机制可能与下调跟腱组织COX-2、BMP-2、BMP-4表达水平,抑制TGF-β/Smads信号通路活性有关。

骨盆骨折术后继发同侧股骨远端异位骨化1例

异位骨化(heterotopic ossification,HO)是骨科常见并发症,好发于创伤及手术部位,其破坏软组织原本的形态结构,加剧疼痛症状并损害运动功能,严重影响患者的日常生活,且该病发病机制目前尚不清楚,本文记录并分析1例骨盆骨折术后继发股骨远端HO病例,以期引起临床对该并发症防治的重视。

Bryan人工颈椎间盘置换术后异位骨化形成的临床因素分析

目的:分析Bryan人工颈椎间盘置换术后异位骨化形成的临床相关因素。方法:回顾分析我院自2003年12月至2007年1月接受单节段Bryan人工颈椎间盘置换术的51例患者,使用Logistic回归分析术前病变节段椎间隙前方纤维环或前纵韧带钙化或骨化情况,术前病变节段椎间隙高度,围手术期非甾体类抗炎药(NSAIDs)、激素的使用情况,术中出血量,术前、术后置换节段活动度以及手术前后脊柱功能单位(functionalspine unit,FSU)高度变化等因素与异位骨化形成的关系;并分析置换节段术后不同活动度(≤6°及>6°)与异位骨化形成的关系。结果:本组中单节段Bryan人工颈椎间盘置换术后17例发生异位骨化,发生率为33.3%。所研究的相关因素中,仅术前病变节段椎间隙高度与相邻节段椎间隙高度的比值、术后手术节段活动度两项与术后异位骨化的形成具有显著相关性(P<0.05)。所有患者术前病变节段椎间隙高度与相邻节段椎间隙高度比值的平均值为0.86,出现异位骨化组的平均值为0.80。置换节段活动度术前平均7.6°,术后平均8.8°,术后异位骨化形成与术后置换节段活动度减少程度有关。术后置换节段活动度≤6°者11例,其中8例出现异位骨化形成;术后置换节段活动度>6°者40例,其中9例发生异位骨化形成,两组间具有显著性差异(P<0.05)。结论:术前病变节段椎间隙高度、术后手术节段活动度与术后异位骨化形成有关,术前节段椎间隙高度丢失>20%者不适合行Bryan人工椎间盘置换术。

手术清理联合活动外固定架治疗肘关节创伤后异位骨化的疗效分析

目的:评价内外侧联合入路手术清理联合活动外固定架对创伤后异位骨化(heterotopic ossification,HO)合并肘关节僵硬患者的临床疗效。方法:2010年7月至2013年12月,采用肘关节内外侧联合入路松解结合活动外固定架固定治疗HO合并肘关节僵硬患者26例,其中男18例,女8例;年龄14~60岁,平均37.7岁;手术松解距受伤时间7~18个月,平均9.3个月。测量患者术前、术后的肘关节屈伸、前臂旋转角度,并进行Mayo评分。结果:1例术后3周出现外固定架针孔慢性感染,给予去除外固定架,余所有患者伤口Ⅰ期甲级愈合。26例均获随访,时间24~40个月,平均34个月。1例术后8个月出现2次HO。术后2年所有患者肘关节屈伸活动度、旋转活动度及Mayo评分较术前有明显改善(P<0.05)。结论:采用肘关节内外侧联合入路松解结合活动外固定架固定治疗创伤后HO合并肘关节僵硬可有效改善肘关节功能,疗效满意。

合并异位骨化的关节功能康复治疗

目的:探讨骨关节手术后合并异位骨化患者的康复治疗方法。方法:对15例关节手术后合并较小范围异位骨化的关节功能障碍的患者,用X光片、B超检查异位骨化的范围;检测血沉、血液碱性磷酸酶和C反应蛋白,判断骨化活动情况,视情况进行适当的关节牵伸和关节松动治疗及冷疗、中药外敷等治疗,观察异位骨化的变化。结果:治疗前后膝关节活动范围有显著差异,平均角度进展31.16°(P<0.01),肘关节伸直角度平均进展15°,肘关节屈曲进展41.67°。同时X线片和B超检查异位骨化范围无明显变化。结论:关节手术后合并异位骨化的患者在监测下采用关节牵伸和松动,并配合冷疗、中药外敷等综合治疗,可以逐步改善关节功能而不引起骨化范围扩大。

放疗联合吲哚美辛对髋关节异位骨化切除术的辅助治疗作用

目的探讨放疗联合吲哚美辛对髋关节异位骨化(heterotopic ossification,HO)切除术的辅助治疗效果。方法回顾分析2005年11月～2008年12月对有完整随访资料的15例高危髋关节HO形成(均为男性,中位年龄34岁)的临床资料。采用常规K-L入路关节松解术,放疗采用前后对穿照射,照射野包括整个手术区域,6MV-X,源轴距100 cm,剂量以髋关节中心平面计算,术前1～4 h内或术后24 h内单次放疗组织剂量(dose of tissue,DT)7～8 Gy。所有患者术后常规服用吲哚美辛4周(25 mg,tid)。结果 15例中位随访时间20.5月(5.5～42.5月),随访时牛津髋关节功能评分(Oxford hipscore,OHS)评分为(15.7±6.2)分,较治疗前OHS评分(33.5±10.8)分明显降低(t=6.259,P=0.000)。11例(73.3%)关节活动完全恢复正常,3例(20.0%)好转,1例(6.7%)加重。5例治疗前有关节疼痛者,随访时4例疼痛消失,1例明显减轻。未观察到毒副反应。2例(13.3%)分别在术后6、3个月X线片显示HO复发,其中1例无临床症状,另1例发展为临床型HO,关节活动障碍较前加重。结论放射治疗联合吲哚美辛辅助用于预防高危患者的髋关节术后HO可能具有一定的疗效。

跟腱切断法诱导大鼠异位骨化动物模型的建立

[目的]探讨建立一种异位骨化(heterotopie ossification,HO)动物模型,并初步研究其形成机制。[方法]36只雄性Sprague-Dawley(SD)大鼠随机分为三组(n=12):单纯切开皮肤组(sham)、跟腱半切组(partial A-chilles’tenotomy,PAT)、跟腱全切断组(Achilles’tenotomy,AT),于术后6、10周分别行跟腱X线和组织学检查,观察异位骨形成情况。[结果](1)sham和PAT组6、10周均未发生HO;(2)AT组:术后6周,3只大鼠X线片可见异位骨,3只组织学检查发现有软骨形成;术后10周,6只大鼠均出现HO。这种异位骨具有骨小梁和骨髓结构,是通过软骨化骨形成。[结论]跟腱切断术能有效诱导大鼠HO,该方法简单、有效、易行,结果稳定。