基质刚度通过线粒体损伤促进软骨细胞凋亡在骨关节炎中的作用及机制

目的通过体内外实验,探索在骨关节炎进展过程中软骨细胞线粒体功能及软骨细胞凋亡的变化规律;探讨基质刚度变化引起线粒体损伤的始动因素及其在骨关节炎中的作用,进而调控组蛋白甲基化影响骨关节炎进展的机制。方法测量膝骨关节炎胫骨平台软骨临床标本不同区域表层软骨组织刚度,利用透射电镜观察OA软骨临床标本的线粒体数量、分布和形态,评估OA软骨临床标本线粒体损伤程度。构建不同基质刚度细胞二维培养模型,检测不同基质刚度对ATDC5软骨细胞的影响及组蛋白甲基化修饰的影响。结果软骨磨损程度骨的区域软骨细胞线粒体出现显著的损伤改变(肿胀、嵴减少或消失)。基质硬化软骨细胞的线粒体发生功能障碍(线粒体膜电位降低)以及细胞凋亡。过载力学刺激使得内质网与线粒体接触增加,同时导致线粒体活性氧增多、膜电位降低以及线粒体通透性转换孔开放。H3K27me3与Mmp13和Bcl2-Associated X的蛋白质启动子存在结合,H3K27me3发生去甲基化使得Mmp13和Bax转录激活促进OA进展。结论软骨基质刚度增加与软骨细胞线粒体损伤伴随骨关节炎出现,且与OA严重程度呈正相关。基质刚度增加通过ATDC5软骨细胞受损的线粒体m PTP开放上调了Phf8,诱导H3K27me3去甲基化,H3K27me3可结合在Mmp13和Bax启动子上。

Piezo1通过激活mtDNA-cGAS-STING信号通路诱导软骨细胞损伤的作用和机制研究

目的力学超载在骨关节炎(OA)进展中的作用尚不清楚,而DNA损伤是OA主要病理因素之一。本研究旨在探索力学超载对线粒体DNA(mt DNA)-c GAS-STING信号通路的影响及其机制,为OA的预防和治疗提供新的靶点。方法利用15%幅度的轴向应力作用于软骨细胞系ATDC5细胞,并评估其piezo1激活、胞内及线粒体钙超载、线粒体损伤、胞内DNA泄露和炎症因子表达。同时,结合敲基因小鼠和临床OA标本,观察软骨细胞中piezo1与线粒体损伤和c GAS-STING通路之间的关系。结果力学超载可激活piezo1通路,导致胞内钙离子过载。这些钙离子通过线粒体钙单向转运蛋白(MCU)复合体进入线粒体内,引发线粒体内钙超载,并导致mt DNA通过线粒体通透性转换孔(m PTP)释放到细胞质中。进一步的研究表明,这一过程激活了c GAS-STING通路,加重了下游炎症反应,导致细胞损伤。然而,通过STING的药理学抑制以及mt DNA释放的抑制,观察到了炎症反应的降低,从而支持了细胞质mt DNA诱导的炎症反应。结论研究揭示了在力学超载条件下,piezo1激活mt DNA-c GAS-STING通路,导致软骨细胞的炎症发生和损伤。维持线粒体DNA完整性对于预防软骨细胞损伤至关重要。这些发现为OA的治疗提供了新的方向,强调了保护线粒体功能的重要性。

力学刺激在破骨细胞分化中的作用

骨组织细胞主要有成骨细胞、破骨细胞、骨细胞3种类型,与细胞外基质共同维持骨的结构完整性和功能性。破骨细胞专门负责骨吸收,通过释放酸性物质和蛋白水解酶降解骨基质,发挥骨吸收作用;通过与成骨细胞相互协调,共同维持骨稳态。破骨细胞增多,导致骨吸收增加,从而引起骨质疏松症等骨骼疾病;破骨细胞生成过少,将导致骨吸收减弱等相关疾病,例如骨硬化症。因此,对于破骨细胞功能的精确调控,在维持骨稳态的平衡中发挥极为关键的作用。既往研究多从生物化学角度解释和阐述各种生物因素对破骨细胞的调控。然而越来越多的研究证实,力学刺激在破骨细胞分化过程中发挥着重要的作用。本文着眼于力学刺激对破骨细胞分化的影响,讨论力学刺激在其中可能发挥的作用,并对该领域的新发现以及未来的发展进行探讨。

去势大鼠血清ALP动态及骨髓细胞骨形成相关基因表达研究

目的 了解雌性大鼠切卵去势后血清碱性磷酸酶(Alkaline phosphatase,ALP)变化规律及骨髓细胞的骨形成相关基因ALP、骨钙素(Bone Gla-containing protein,BGP)及核结合因子al(core bindingfactor 1,Cbf al)的mRNA表达。方法 6月龄SD雌性大鼠18只,随机分为假切卵(Sham)和切卵(OVX)组。其中每组5只大鼠于术后起每隔10d断尾采血一次至90d,用对-硝基苯磷酸盐(P-NPP)法测量血清ALP;每组4只大鼠于术后10d处死获取骨标本,用RT-PCR方法检测骨髓细胞中ALP、BGP、Cbfal mRNA表达改变。结果 OVX组大鼠血清ALP水平,10d时已较Sham组显著升高(P<0.05,+40.0％),20d时升高呈峰值(P<0.05,+63.6％),30d时则显著性降低(P<0.05,-26.1％),40d起呈回升,与Sham组比较40、50、60、70、80及90d时的ALP分别增加26.2％(P<0.05)、18.1％、16.9％、68.5％(P<0.05)、42.6％(P<0.05)与45.9(P<0.05);切卵后10d骨髓细胞中ALP、BGP、Cbfa lmRNA的表达OVX组明显高于Sham对照组(P<0.05)。结论 大鼠去势后早期血清ALP呈先增高后下降的波动性变化,以后回升呈不同程度增高;骨髓细胞的ALP,BGP和Cbf almRNA表达呈增高改变。

中国围绝经期妇女体脂含量与骨密度关系的初步研究

目的探讨肌肉、脂肪含量与围绝经期骨质疏松妇女骨密度之间的关系。方法利用双能X线骨密度测量仪（美国,Hologic DiscoveryA型）测量门诊围绝经期妇女（90例,年龄：45＊52岁（47.3±8.2））骨密度与体脂含量;同时测量登记受试者的年龄、身高、体重。结果结果显示,21%受试者腰椎和股骨骨量降低,全身脂肪含量（20675.129±5080.44）g与腰椎骨密度（0.91±0.177）g/cm^2（P〉0.05,r=-0.17）和髋部骨密度（0.99±0.102）g/cm2（P〉0.05,r=0.158）没有相关性,肌肉含量（39790.80±6551.54）g与腰椎骨密度没有相关性（P〉0.05,r=0.078）,但是与髋部骨密度高度正相关（P〈0.05,r=0.216）。体重（63.01±9.39）kg和腰椎（P〈0.05,r=0.217）和髋部（P〈0.05,r=0.305）骨密度高度正相关;BMI指数（24.6751±3.45637）与腰椎（P〈0.05,r=0.244）和髋部（P〈0.01,r=0.339）骨密度高度正相关。结论研究结果表明BMI指数和肌肉含量与围绝经期妇女髋部骨密度高度相关。

rhPTH_((1-34))治疗OVX大鼠骨质疏松延后效应的初步研究

目的观察重组人甲状旁腺激素(134)[rhPTH(134)]对卵巢摘除(OVX)大鼠骨质疏松症的治疗作用及停药后效应。方法应用双侧卵巢摘除方法建立模拟绝经后骨质疏松大鼠模型;给予皮下注射20μgkgdrhPTH(134)治疗8周,观察其骨量、骨生物力学、骨小梁形态计量及骨代谢相关血、尿生化指标,综合评价PTH对模型大鼠的治疗效果;同时观察停药8周后上述指标的变化。结果外源性PTH(134)治疗能显著增加模型大鼠的骨量、骨力学性能,改善骨微结构、增加骨转换。用药组的骨密度、股骨三点弯曲与腰椎压缩最大载荷、腰椎骨小梁百分面积显著高于对照组(P<0.05～0.001);血ALP(P<0.05～0.01)与尿Pyd(P<0.05)保持高水平;PTH停药8周后大鼠股骨与腰椎骨密度、股骨三点弯曲与腰椎压缩最大载荷及腰椎骨小梁百分面积均较停药前显著降低(P<0.05～0.001),但仍显著高于OVX对照组(P<0.05～0.001)。结论外源性PTH(134)可显著增加OVX大鼠的骨量,提高骨力学性能,改善骨微结构,对卵巢摘除诱导的大鼠骨质疏松具有明显治疗作用;停药后出现骨量的快速丢失,骨力学性能下降等变化,但仍显示出其对OVX大鼠骨骼的保护作用。

膝关节骨关节炎的严重程度与下肢脂肪、肌肉及骨矿比的关系

目的研究膝关节骨关节炎的严重程度与下肢局部肌肉、脂肪及骨矿含量的关系。方法原发性膝关节骨关节炎女性患者31例,36个膝关节,根据是否存在关节间隙狭窄分为关节间隙狭窄和不狭窄组,两组患者均登记基本信息,计算体重指数,拍摄负重位膝关节正位X线片,利用双能X线骨密度检测仪检测患肢的脂肪、肌肉及骨矿含量。结果两组患者在患肢侧别和年龄分布上没有显著性差异(P>0.05),骨关节炎膝关节间隙狭窄组的体重指数和脂肪含量大于关节间隙不狭窄组(P<0.05),下肢的肌肉含量低于关节间隙不狭窄组(P<0.05),骨矿含量无显著性差异。结论体重指数和局部脂肪含量的升高以及肌肉含量的减少可能是导致女性膝关节骨关节炎患者病情加重的重要因素。

双膦酸盐药物长期应用对显微损伤和骨力学性能的影响

双膦酸盐类药物作为治疗骨质疏松的一线药物,可以通过降低骨转换来增加骨密度,防止骨折的发生,在临床已经有较长期应用。最近研究表明,双膦酸盐类药物在抑制骨重建的同时,会影响显微损伤的修复,导致显微损伤的积聚和骨质量的下降,进而降低骨的韧性,削弱骨的力学性能。已有临床报告指出,骨质疏松病人使用双膦酸盐后有可能发生非创伤性骨折。本文综述了双膦酸盐类药物对骨显微损伤和骨力学性能的影响。

不同运动方式对生长期大鼠骨密度和组织形态计量学指标的影响

目的:比较游泳和跳跃两种不同的运动方式对生长期大鼠骨发育的影响,以期为骨健康寻找合理的运动方式。方法:通过自制大鼠跳跃运动模型,以18只雄性4周龄SD大鼠为实验对象,分为对照组、游泳组和跳跃组。8周后。测量所有大鼠的骨密度、骨组织形态计量学指标。结果:游泳组大鼠1～4腰椎BMD比对照组显著性升高,股骨BMD与对照组相比没有显著性差异,胫骨组织形态计量学指标与对照组相比也没有显著性差异;跳跃组大鼠1～4腰椎和股骨BMD与对照组相比都有显著性升高,胫骨组织形态计量学指标也明显优于对照组。结论:游泳运动对生长期大鼠腰椎发育有明显作用,而对股骨和胫骨作用不明显;跳跃运动对生长期大鼠腰椎、股骨和胫骨的发育都有明显的促进作用。

PTH对骨髓细胞骨代谢相关基因表达的影响

目的观察大鼠骨髓微环境骨代谢相关基因表达变化,拟探讨外源性甲状旁腺激素(ParathyroidhormonePTH)治疗骨质疏松的分子机制。方法给予卵巢摘除(ovariectomyOVX)诱导的骨质疏松(OsteoporosisOP)大鼠每天20μgkg重组人甲状旁腺激素[rhPTH(134)]治疗8周,采用RTPCR方法检测大鼠骨髓细胞骨代谢相关基因的表达,比较PTH用药前、后及停药后各基因表达的变化。结果显示用药后骨髓细胞中成骨活性基因ALP、BGP、Cbfα1表达均持续显著升高(P<0.05～0.001);破骨细胞调节基因MCSF与RANKL表达变化无统计学意义;OPG与TRAF6表达呈双相波动(P<0.05～0.01);RANKLOPG比值在用药1周时增加(P<0.05);IL6表达呈早期短时升高(P<0.01)。结论PTH对骨质疏松的治疗作用可能与其持续增强骨髓细胞的成骨活性基因表达,调节破骨细胞分化和功能成熟基因表达有关。

骨质疏松患者股骨头不同区域骨结构与生物力学分析

目的探讨老年股骨颈骨折病人的股骨头样本各个区域的结构和生物力学性能差异,研究不同区域显微结构和生物力学特征及其对内固定物的影响。方法收集20个老年股骨颈骨折病人关节置换术后股骨头标本,以股骨头表面解剖标志点为参照,将股骨头按平分方法分为外侧、内侧、中间三部分。确定环钻的位置和钻取方向,用环钻于不同区域钻取直径10 mm、高10 mm圆柱形松质骨柱。通过Micro-CT系统扫描分析,分析不同区域内松质骨柱数据,包括骨体积分数(BVF)、骨小梁间隙(Tb.Sp)、骨小梁厚度(Tb.Th)、骨小梁数目(Tb.N)、骨表面积体积比(BS/BV)、结构模型指数(SMI)。应用微有限元计算不同区域骨组织的力学差异。结果老年股骨头颈内骨质含量下降,显微结构和生物力学性能区域变化明显,中间区域的骨结构和力学性能明显优于内侧和外侧。结论股骨头中间部位骨骼结构和力学强度明显优于内侧和外侧,在临床治疗骨质疏松股骨颈骨折的时候需要充分考虑内固定的部位。

灌注型生物反应器中流速对人骨髓间充质干细胞增殖及成骨分化的影响

目的探讨在灌注型生物反应器中,大段磷酸三钙(β-TCP)载体内不同流速对人骨髓间充质干细胞(humanmesenchymal stem cells,hMSCs)增殖及成骨分化的影响。方法利用灌注型生物反应器对复合了hMSCs的大段β-TCP载体分别以3、6、9 mL/min的流速培养15 d,通过葡萄糖消耗量、细胞活力(MTT比色法)以及扫描电镜(SEM)观测细胞在载体内的增殖情况;以Real-time PCR检测成骨分化相关基因的表达。结果各组葡萄糖的日消耗量随培养时间的延长而增加,初期9 mL/min组细胞增殖明显快于3、6 mL/min组(P<0.001),但是灌注培养后期6 mL/min组的细胞增殖快于9、3 mL/min组(P<0.05)。灌注培养15 d后,6 mL/min组细胞活力显著高于3、9 mL/min组(P<0.001)。SEM观察发现3组β-TCP载体内均形成复合细胞层,3 mL/min组细胞层呈疏松的簇状,6 mL/min组复合细胞层部分呈膜片状,9 mL/min组复合细胞层多数呈膜片状。在进行成骨诱导灌注培养15 d后,6、9 mL/min组碱性磷酸酶(ALP)及骨桥蛋白(OP)的表达均显著高于3 mL/min组(P<0.01);3、6 mL/min组骨钙素(OC)的表达基本相同(P>0.05),而9 mL/min组OC的表达量则显著高于另外两组(P<0.001)。结论在利用灌注型生物反应器对hMSCs进行灌注培养的早期,9 mL/min的流速最有利于hMSCs的增殖,而晚期6 mL/min的流速最有利于hMSCs的增殖。β-TCP载体内流体剪切应力(flow shear stress,FSS)随灌注流速的增加而增加,适当的FSS可促进细胞外基质的合成和分布,并增加成骨相关基因的表达。

《医用生物力学》2010～2013年主要期刊文献计量指标分析

目的对《医用生物力学》杂志2010~2013年主要期刊文献计量指标进行定量分析,评估杂志的学术水平和影响力,为作者、读者和杂志今后发展提供参考。方法查找中国科学信息技术研究所《中国科技期刊引证报告（核心版）》以及中国知网数据库发布的杂志各项文献计量指标数据,开展文献计量学统计分析。结果 2010~2013年,杂志总被引频次、影响因子、即年指标、来源文献量、平均引文数、机构分布数、基金论文比、引用半衰期均增整体呈稳步上升趋势,但他引率、被引半衰期、海外论文比整体呈下降趋势,引用刊数、平均作者数、地区分布数变化不大,稿件来源的地域性较强。结论杂志4年来已建立起一支稳定的高水平核心作者和编委队伍,报道内容的学科分布较广,办刊质量稳步上升,学术影响力不断提高,但杂志跨学科专业性较强,仍需进一步扩大学术影响力的广度。

骨的显微损伤及其对骨力学性能的影响

骨的显微损伤是由于反复受载所致的仅能在显微镜下观察到的骨基质的损伤,往往表现为各种形态的显微裂纹或弥散性损伤。通过特殊染色和标记可对显微损伤进行组织学观察和定量分析,并根据其形态和与骨单位的位置关系进行分类。显微损伤往往伴有骨强度的降低和骨脆性的增加,裂纹的长度及其位置是影响骨力学性能的决定因素。显微损伤的积累最终会导致骨的疲劳骨折。

正常和去势大鼠胫骨皮质机械性显微损伤的比较研究

目的观察骨质疏松病理状态对机械性显微损伤产生和修复的影响。方法SD大鼠去势和假手术后3个月在右胫骨钻孔造成机械性损伤,分别在钻孔后1、2、4周后取材,进行标本碱性品红染色,制作50μm厚切片在光镜和荧光显微镜下观察,并利用BIOQUANT图像分析软件对显微损伤进行定量分析。结果镜下观察发现损伤呈现片状的弥散性损伤和线性裂纹。对线性裂纹的统计学分析发现,裂纹的数量密度和长度密度在去卵巢组明显地高于假手术组（P〈0.01）。对弥散性损伤的统计学分析发现：去卵巢组的损伤骨表面的比率明显高于假手术组（P〈0.05）;损伤面积比在两组之间的差异没有统计学上的差异（均为P〉0.05）。随着时间的延长,弥散性损伤和线性裂纹都有逐渐减少的倾向,其中损伤面积比在各组的不同时间点之间存在着统计学上的差异（P〈0.01）。结论在雌激素缺乏导致的骨质疏松骨上,植入物可产生更多的显微损伤。随着时间的延长,这些显微损伤可逐渐修复。

媒体融合技术对科技期刊发展的促进作用探讨

21世纪是媒体融合的新时代。分析科技期刊作为传统媒体的发展现状,介绍官方网站、微博、微信、二维码、App电子刊、大数据平台等新媒体技术在科技期刊中的应用,探讨媒体融合技术对期刊编辑、出版、运营等方方面面的影响。科技期刊应在发挥传统媒体自身优势的基础上,把握新媒体技术发展的契机,实现自身的可持续发展。

辛伐他汀对增龄大鼠椎体骨形成功能的影响

目的观察辛伐他汀对增龄大鼠腰椎椎体骨形成功能的影响,评价辛伐他汀对躯干骨骼的骨质疏松是否具有预防和治疗作用。方法 15月龄雄性SD大鼠60只,分为剂量组(以不同剂量辛伐他汀5、10、20、40 mg/kg/d进行灌胃)、对照组(灌服等量生理盐水)和基线组(于灌胃开始时即处死取材)共计6组,每组10只。3个月后分别行腰4椎体的双能X线骨密度测试、矿化沉积率测定、周围定量CT(pQCT)纵向扫描和第5腰椎椎体的生物力学压缩测试。结果 10 mg剂量组的骨密度、矿化率及pQCT测量值较高,但与对照组相比无统计学差异;10 mg和20 mg剂量组骨骼的材料特性略好于对照组,但无统计学差异。结论 10 mg剂量组(相当人体口服辛伐他汀12～24 mg/d)在多数指标中好于其他剂量组,但未发现明显统计学差异。说明辛伐他汀对增龄大鼠的躯干骨骼并不具有明显的骨形成促进作用,即对脊柱椎体的骨质疏松并不具有预防和治疗的作用。

大鼠皮质骨上机械性显微损伤的修复机制研究

目的研究大鼠皮质骨上植入物造成的机械性显微损伤的修复机制。方法 30只SD大鼠随机分为两组,一组行卵巢切除术,另一组行假手术。3个月后在右侧胫骨行钻孔术,分别于钻孔后1、2、4周后处死,处死前注射四环素和钙黄绿素进行标记。将含有钻孔的骨段(1 cm)应用大块碱性品红染色,甲基丙烯酸甲酯包埋后切成约50μm厚的切片。应用Bioquant图象分析系统对切片进行骨形态计量学分析。结果去卵巢大鼠和假手术大鼠都出现了与显微损伤有关的骨吸收腔,其中去卵巢组的孔隙率和骨吸收腔明显高于假手术组(P<0.05);随着术后时间的延长,吸收腔的数目逐渐增加,各时间点之间的差异有明显的统计学意义(P<0.05)。结论去卵巢大鼠的孔隙率和骨吸收腔数明显高于假手术大鼠,反映了在雌激素缺乏和较多裂纹形成两种因素刺激下,去卵巢大鼠皮质骨内的重建更为活跃,这会降低骨的强度从而增加骨折的危险性。

显微损伤修复过程中骨组织纳米力学性能的变化

人工关节置换、骨折内固定等骨科植入物手术会在其周围造成显微损伤,这些机械性显微损伤会降低植入物周围骨的质量,影响其与植入物界面之间的结合强度,并进而影响植入物的长期稳定性.通过在山羊胫骨植入螺钉建立显微损伤模型,比较螺钉植入近端和远端两种不同情况下机械性显微损伤的产生和修复,以及修复过程中骨微观力学性能和骨组织元素成分的变化.结果发现:显微损伤产生和修复过程中,局部骨组织的硬度和弹性模量都呈现下降趋势;随着显微损伤修复的逐渐完成,其微观力学性能又有所恢复.

辛伐他汀对去卵巢大鼠脊椎椎体骨形成功能影响的实验研究

目的观察辛伐他汀对去卵巢大鼠腰椎椎体骨形成功能的影响,评价辛伐他汀对躯干骨骼的骨质疏松是否具有预防和治疗作用。方法 6月龄雌性SD大鼠60只,每组10只,50只切除双侧卵巢分为剂量组和对照组,另10只作为假手术平行对照组。以不同剂量辛伐他汀(5 mg、10 mg、20 mg及40 mg/kg/d)灌胃。三个月后分别行腰4椎体的双能X线骨密度测试,周围定量CT(pQCT)纵向扫描和腰5椎体的生物力学压缩测试。结果 (1)骨密度和pQCT扫描值:10 mg、20 mg剂量组数值较高,但皆无统计学差异。(2)生物力学测试:10 mg、40 mg剂量组数值较高,但无统计学差异。结论辛伐他汀10 mg/kg/d灌胃组(相当人体口服辛伐他汀12 mg～24 mg/天)在多数指标中好于其它剂量组,但未发现明显统计学差异。说明辛伐他汀对去卵巢大鼠的躯干骨骼并不具有明显的骨形成促进作用,即对脊柱椎体的骨质疏松并不具有预防和治疗的作用。