芦荟素减轻大鼠心肌细胞缺氧损伤:抑制氧化应激和铁死亡

背景:心肌细胞缺氧损伤与氧化应激和铁死亡密切有关。既往研究表明芦荟素具有抗氧化、抗炎、抗肿瘤等多种作用。目的:探讨芦荟素对缺氧诱导的H9C2细胞氧化应激及铁死亡的影响。方法:利用H9C2细胞构建缺氧模型,首先通过检测细胞活性,确定芦荟素无细胞毒性及最佳干预浓度。随后,利用试剂盒、超氧化物阴离子荧光探针及MitoSOX^(TM)Red荧光探针,分别评估芦荟素对缺氧诱导的H9C2细胞乳酸脱氢酶释放、活性氧产生以及线粒体氧化应激的影响。为了验证芦荟素对铁死亡的影响,采用荧光染色和流式细胞术,分别检测细胞内Fe^(2+)的含量和脂质过氧化程度。接着,利用蛋白免疫印迹和实时荧光定量PCR技术,检测铁死亡调节因子(谷胱甘肽过氧化物酶4、酰基辅酶A合成酶长链家族成员4和核因子E2相关因子2)的表达。最后,通过运用铁死亡诱导剂Erastin,进一步确认铁死亡在芦荟素介导心肌保护过程中的重要作用。结果与结论:(1)与对照组相比,缺氧组H9C2细胞活力显著降低,乳酸脱氢酶释放、活性氧水平、线粒体氧化应激程度、Fe^(2+)含量及脂质过氧化程度显著上升,谷胱甘肽过氧化物酶4、核因子E2相关因子2的mRNA和蛋白表达明显降低,酰基辅酶A合成酶长链家族成员4的mRNA和蛋白表达显著升高(均P<0.05);(2)与缺氧组比较,芦荟素低、高剂量组逆转了上述指标变化(均P<0.05);(3)与缺氧+芦荟素组相比,缺氧+芦荟素+Erastin组H9C2细胞活力明显下降,乳酸脱氢酶释放显著升高(均P<0.01)。结果表明,芦荟素对缺氧处理的H9C2细胞具有保护作用,且呈剂量依赖性,主要通过抑制氧化应激和铁死亡实现的。

神经生长因子对骨骼形成及骨疾病的影响

背景:神经生长因子在骨骼的生理和病理进程中发挥了重要作用,系统性分析神经生长因子对骨组织的影响在组织工程及临床治疗两方面都具有重要意义。目的:探究神经生长因子通过骨组织细胞和骨神经-血管耦合等途径调控骨形成的过程,同时研究神经生长因子在骨相关疾病病理进程中的作用。方法:在中国知网、万方、PubMed数据库以“神经生长因子,TrkA,骨,软骨”为中文检索词,以“Nerve growth factor,TrkA,NGF,bone,cartilage”为英文检索词进行文献检索,共检索到2 925篇文献。经过筛选后纳入116篇文献进行归纳总结,撰写综述。结果与结论:神经生长因子既可在骨、软骨、神经、血管等组织细胞中表达,又可作用于这些细胞发挥调控作用。通过多种分泌调控方式,神经生长因子在骨组织内部和骨、神经、血管组织间发挥信号传导作用。通过促进骨髓间充质干细胞的增殖、分化,神经生长因子可促进骨形成及骨修复。神经生长因子介导的破骨细胞生成说明其对骨组织具有多向调控作用。同时,神经生长因子与多种骨科疾病的发生发展高度相关,可能提供新的临床治疗思路。对神经生长因子的研究是了解骨骼生理及病理变化的重要方向之一。

两样本孟德尔随机化研究炎症因子与骨质疏松症的因果关联

目的评估炎症因子与骨质疏松症(osteoporosis,OP)之间的因果关系。方法从GWAScatalog数据库中获取41个炎症因子和骨密度(bone mineral density,BMD)的GWAS数据,芬兰数据库中获取OP的GWAS数据。采用逆方差加权法(IVW)、MR-Egger回归法(MER)、加权中位数法(WME)、简单中位数法和加权中值方法进行两样本孟德尔随机化分析,并以IVW法为主要分析方法。再进行敏感性分析以检验结果的可靠性,留一法评估单核苷酸多态性对结果的影响。最后进行药物预测和分子对接进一步验证炎症因子的药理价值。结果研究表明炎症因子与OP和BMD之间存在因果关系。其中肿瘤坏死因子相关的凋亡诱导配体(TRAIL)和单核细胞趋化蛋白1(MCP-1/MCAF)与OP发生风险呈正相关;肿瘤坏死因子β(TNF-β)与0~15岁人群的BMD呈负相关;白细胞介素7(IL-7)与15~30岁人群的BMD呈负相关;肝细胞生长因子(HGF)与30~45岁人群的BMD呈负相关;巨噬细胞炎性蛋白1α(MIP-1α)和巨噬细胞集落刺激因子(M-CSF)与60岁以上人群的BMD呈负相关;MIP-1α与全年龄段人群的BMD呈负相关。此外,分子对接证明了药物与蛋白质的良好结合,进一步证实了这些靶点的药理价值。结论通过孟德尔随机化方法全面评估了41种炎症因子对OP和BMD的因果效应,表明炎症因子与OP和BMD之间存在因果关联,提示OP患者可以在疾病早期通过干预炎症因子进而干预OP的发生发展过程。

贻贝启发接枝骨形态发生蛋白2成骨活性肽的介孔生物玻璃修复股骨髁缺损

背景:骨形态发生蛋白2在胚胎发育、骨骼形成和再生修复中具有重要作用,但高剂量应用与癌症发病密切相关。骨形态发生蛋白2成骨活性段L20能够有效减少癌症等不良反应,并可显著促进骨组织再生。目的:将骨形态发生蛋白2活性肽段以贻贝衍生肽模拟策略接枝在介孔生物玻璃表面,探究其对组织工程成骨性能的影响。方法:(1)采用模板法合成介孔生物玻璃纳米颗粒,采用一步法合成负载骨形态发生蛋白2成骨活性肽L20的介孔生物玻璃纳米颗粒,表征负载骨形态发生蛋白2成骨活性肽L20介孔活性玻璃纳米颗粒的形貌与体外缓释性能。(2)分离提取SD大鼠骨髓间充质干细胞,传2代后分别与PBS(空白组)、介孔生物玻璃纳米颗粒(对照组)、负载骨形态发生蛋白2成骨活性肽L20介孔生物玻璃纳米颗粒(实验组)共培养,采用细胞活死荧光染色和CCK-8法检测细胞毒性和细胞增殖,扫描电镜观察细胞黏附;成骨诱导分化后,进行碱性磷酸酶染色、茜素红S染色与成骨相关基因表达检测。(3)取15只SD大鼠,建立双侧股骨髁缺损模型,采用随机数字表法分为3组:空白组(n=5)不植入任何材料,对照组(n=5)植入介孔生物玻璃纳米颗粒,实验组(n=5)植入负载骨形态发生蛋白2成骨活性肽L20介孔生物玻璃纳米颗粒。术后8周,进行股骨Micro-CT扫描与组织形态观察。结果与结论:(1)扫描电镜下可见负载骨形态发生蛋白2成骨活性肽L20介孔生物玻璃纳米颗粒为球形、单分散颗粒,透射电镜下可见其具有多孔结构,平均粒径为(268.10±0.58) nm,体外可缓释L20。(2)负载骨形态发生蛋白2成骨活性肽L20介孔生物玻璃纳米颗粒无细胞毒性,并且可促进骨髓间充质干细胞的增殖与黏附;与空白组、对照组相比,实验组碱性磷酸酶活性与细胞外基质矿化能力均升高(P <0.05),碱性磷酸酶、Runx2、骨钙素mRNA表达升高(P <0.05)。(3)股骨Micro-CT扫描结果显示,与空白组、对照组相比,实验组新生骨量与骨密度均升高(P <0.05);苏木精-伊红与Masson染色结果显示,与空白组、对照组相比,实验组新骨生成与胶原纤维均增加。(4)结果表明,负载骨形态发生蛋白2活性肽L20介孔生物玻璃纳米颗粒具有良好的生物相容性及体内外促成骨性能,可促进SD大鼠股骨髁缺损的再生修复。

组织蛋白酶与骨密度的因果关系:双向孟德尔随机化分析

背景:既往研究表明,中老年人体内组织蛋白酶K水平可通过影响骨密度来干预骨质疏松的发生和发展,但组织蛋白酶家族与其他人群骨密度之间是否存在因果关系仍未知。目的:探讨组织蛋白酶与骨密度的因果关系。方法:从IEU Open GWAS数据库提取与8种组织蛋白酶相关的遗传位点作为工具变量,以5个年龄段人群的骨密度作为结局。通过双向孟德尔随机化分析,评估组织蛋白酶与骨密度的因果关系。使用Cochran’s Q检验评估遗传工具变量的异质性,使用MR-Egger截距检验评估多效性,使用留一法评估作为工具变量的单核苷酸多态性对暴露和结局因果关系影响的敏感性。结果与结论:①正向孟德尔随机化的逆方差加权法结果显示,组织蛋白酶H与>45岁且≤60岁人群的骨密度呈负相关[OR(95%CI)=0.965(0.94-0.99),P=0.04],组织蛋白酶Z与>30岁且≤45岁人群的骨密度呈负相关[OR(95%CI)=1.06(1.00-1.11),P=0.03];②敏感性分析结果显示因果关系稳定,MR-Egger截距分析未检测到潜在的水平多效性;③反向孟德尔随机化结果显示,骨密度对组织蛋白酶无显著反向作用;④上述结果证实,组织蛋白酶对部分年龄段人群骨密度会造成影响,可能会增加骨质疏松症的发病风险,应给予更多关注。

Apelin-13抑制巨噬细胞M1极化缓解全身炎症性骨丢失

背景:Apelin-13因具有抗炎和抗氧化等生物活性,在神经炎症、心血管损伤和肺炎等临床常见疾病中发挥着有效的治疗作用,然而对于Apelin-13在治疗炎症性骨丢失中是否同样具有良好的疗效目前尚无相关基础研究。目的:探究Apelin-13对炎症性骨丢失的治疗作用及其机制,以期探究治疗炎症性骨丢失的潜在药物。方法:①体外实验:将RAW264.7细胞分为3组:对照组,脂多糖组和治疗组。对照组只加入DMEM完全培养基;脂多糖组加入脂多糖(100 ng/mL)诱导炎症DMEM培养基;治疗组加入10 nmol/L Apelin-13+脂多糖诱导炎症DMEM培养基。诱导炎症24 h后,使用Western Blot检测M1型巨噬细胞的标志蛋白诱导型一氧化氮合酶和CD86的表达,并使用细胞免疫荧光染色检测诱导型一氧化氮合酶的表达。并在对照组、脂多糖组和治疗组中同时加入等量的核因子κB受体活化因子配体(50 ng/mL)诱导破骨细胞,诱导6 d后使用抗酒石酸酸性磷酸酶染色和F-actin染色评估破骨细胞诱导的结果。②体内实验:将18只C57BL/6雄性小鼠随机分为3组:假手术组、脂多糖组、治疗组。假手术组连续1周在小鼠腹腔内注射0.1 mL的PBS;脂多糖组注射0.1 mL含脂多糖(5 mg/kg)的PBS稀释液;治疗组注射0.1 mL含脂多糖(5 mg/kg)+Apelin-13(100μg/kg)的PBS稀释液。3组小鼠连续腹腔注射7 d,于第8天处死小鼠,收集每只小鼠的2个股骨,一半进行micro-CT扫描和骨参数分析,另一半进行苏木精-伊红染色。结果与结论:①体外实验:Western Blot结果显示,脂多糖组诱导型一氧化氮合酶和CD86的表达较对照组明显增多,而Apelin-13能够显著抑制脂多糖诱导的巨噬细胞M1极化,细胞免疫荧光的结果也显示治疗组诱导型一氧化氮合酶的表达较脂多糖组减少,同时抗酒石酸酸性磷酸酶染色和F-actin染色结果显示Apelin-13抑制脂多糖诱导的破骨细胞异常活化及骨吸收能力。②体内实验:micro-CT结果显示全身炎性导致股骨远端骨质出现明显丢失,而Apelin-13则能够显著抑制骨质的流失,苏木精-伊红染色结果也表明Apelin-13能够有效缓解炎症诱导的小鼠股骨远端骨质流失。③结果表明:Apelin-13能够通过抑制巨噬细胞M1极化,抑制破骨细胞的异常激活和骨吸收能力,缓解全身炎症诱导的骨丢失。

基于网络药理学和分子对接探讨番连化浊颗粒治疗溃疡性结肠炎作用机制

目的:通过网络药理学方法联合GEO基因芯片的分析方法,探讨番连化浊颗粒(FHK)治疗溃疡性结肠炎(UC)的作用机制。方法:通过中药系统药理学数据库与分析平台(TCMSP)和本草组鉴平台(HERB)获取FHK的活性成分及对应靶点的基因,并利用Cytoscape软件构建“活性成分-药物靶点”调控网络;通过基因表达综合数据库(GEO)获得UC的差异表达基因;结合疾病的差异表达基因和药物的活性成分进行交集靶点的确定,并利用STRING数据库进行蛋白互作网络(PPI)的构建;对交集靶点进行基因本体(GO)功能和基因组百科全书(KEGG)通路富集分析;根据筛选后的核心成分和核心靶点,利用Autodock Vina软件进行分子对接验证,初步验证核心成分与靶点的结合度。结果:共筛选得到FHK有效成分83种,对应1495个作用靶点;GEO数据得到UC差异表达基因973个;交集靶点41个为FHK治疗UC的潜在作用靶点。根据GO和KEGG的结果可知,FHK作用于UC主要涉及对脂多糖的反应、对细菌分子的反应、细胞因子的活化及其对信号通路的介导作用等生物进程,并主要作用于膜筏和膜微区,与肿瘤坏死因子、脂质和动脉粥样硬化、白细胞介素-17信号通路密切相关。分子对接模拟结果显示FHK的活性成分与核心靶点之间具有较高的结合度。结论:FHK治疗UC是通过多靶点、多途径、多通路共同作用实现的,其主要的作用机制可能集中在抗炎及免疫调节上。

线粒体转移与骨和软骨

线粒体不但可以通过合成三磷酸腺苷(ATP)为细胞提供能量,而且能够参与调控产生活性氧(ROS)、传递细胞信号、诱导免疫反应等细胞生理过程。线粒体功能障碍会导致多种疾病发生。近年来,学者们发现线粒体可以通过间隙连接等多种方式进行细胞间转移,从而改善受体细胞的线粒体缺陷,并恢复其生物学功能。多项研究均证实,线粒体移植可用于多种疾病治疗。在骨关节系统疾病中,骨关节炎等多种退行性病变均与线粒体功能障碍密切相关,而线粒体移植有望成为治疗疾病的新方法。该文将对线粒体转移途径、线粒体转移效果及线粒体转移与骨和软骨的关系进行综述。

酸枣仁提取物调控miR-7b-3p/5-羟色胺1A受体表达促进骨生长

背景:前期研究发现,酸枣仁提取物通过提高脑组织5-羟色胺1A受体(serotonin 1A receptor,5-HT1AR)表达,使之与5-羟色胺结合,延长小鼠慢波睡眠,促进生长激素的分泌,从而使骨生长。5-HT1AR作为一种蛋白质,其表达丰度受到miRNA的调控。作者推测酸枣仁提取物可能通过miRNA调控5-HT1AR的表达从而发挥药物作用。目的:观察酸枣仁提取物通过干预小鼠脑组织中miR-7b-3p/5-HT1AR通路对骨骼生长的影响。方法:①将昆明种小鼠分为正常对照组、用药组(灌胃酸枣仁提取物0.320 mg/g),阳性对照组(灌胃酸枣仁皂甙0.013 mg/g)和酸枣仁提取物+5-HT1AR抑制剂组(灌胃酸枣仁提取物最后3 d同时每天侧脑室注射5-HT1AR选择性抑制剂P-MPPF 8μg),25 d后观察酸枣仁提取物对小鼠骨生长、血清生长激素水平及脑组织5-HT1AR表达的影响;②基因芯片法筛选由酸枣仁提取物引起的骨生长小鼠与普通小鼠脑组织差异表达的miRNAs,并通过PCR验证和双荧光素酶报告基因实验证实筛选的miR-7b-3p与5-HT1AR的调控关系;③体外培养小鼠脑皮质细胞并鉴定,利用Western blot法观察酸枣仁提取物对脑皮质细胞中5-HT1AR表达的影响;④将昆明种小鼠分为正常对照组、用药组、miR-7b-3p inhibitor组、用药+miR-7b-3p mimics组、阳性对照组,观察各组小鼠脑组织5-HT1AR表达及5-羟色胺与5-HT1AR结合活性;⑤将SD大鼠分为正常对照组、用药组、miR-7b-3p inhibitor组、用药+miR-7b-3p mimics组、阳性对照组,观察各组大鼠慢波睡眠的变化。结果与结论:①酸枣仁提取物可以促进小鼠体长、胫骨增长,促进生长激素分泌,提高脑组织5-HT1AR含量;②基因芯片筛选出差异表达的miRNAs个数为16个,其中上调有13个,下调有3个;生物信息学预测下调miR-7b-3p可以调控5-HT1AR表达,且双荧光素酶报告基因实验证实二者有直接调控关系;③酸枣仁提取物和沉默脑皮质细胞中miR-7b-3p表达可以引起5-HT1AR高表达;沉默miR-7b-3p后小鼠脑组织5-HT1AR表达、5-羟色胺与5-HT1AR结合活性及生长激素分泌均升高;过表达miR-7b-3p后小鼠脑组织5-HT1AR表达、5-羟色胺与5-HT1AR结合活性及生长激素分泌均降低;大鼠慢波睡眠期也相应延长或缩短。结果表明,酸枣仁提取物能够降低脑组织的miR-7b-3p水平,同时增加5-HT1AR的表达量。这种机制有助于延长慢波睡眠周期,并且促进生长激素的生成,对骨骼生长有积极影响,为使用酸枣仁提取物作为促进骨骼生长的潜在手段提供了科学依据。

柚皮苷抑制骨质疏松大鼠骨组织的铁沉积及细胞凋亡

背景:有研究发现,铁代谢异常诱发的骨组织细胞异常凋亡在骨质疏松进展中发挥重要作用。目的:探讨柚皮苷对骨质疏松大鼠骨组织铁代谢与细胞凋亡的影响。方法:取50只2月龄雌性SD大鼠,采用随机数字表法分成5组,每组10只:除假手术组外,骨质疏松组、柚皮苷低剂量组、柚皮苷高剂量组、柚皮苷高剂量+DKK-1组均通过切除双侧卵巢建立骨质疏松模型。造模8周后,柚皮苷低剂量组、柚皮苷高剂量组分别灌胃给予100,400 mg/(kg·d)的柚皮苷,柚皮苷高剂量+DKK-1组灌胃给予400 mg/(kg·d)的柚皮苷+皮下注射25 mg/(kg·d)的Wnt1信号通路抑制剂DKK-1,连续给药7 d。给药结束后进行相关指标的检测。结果与结论:①与骨质疏松组相比,柚皮苷可提升大鼠骨密度及血清钙、超氧化物歧化酶水平(P<0.05),降低血清中骨钙素、丙二醛、磷水平(P<0.05),DKK-1可部分抑制柚皮苷的干预作用(P<0.05);②Micro-CT扫描、苏木精-伊红与TUNEL染色显示,与骨质疏松组相比,柚皮苷可显著改善大鼠骨微结构、降低细胞凋亡率,DKK-1可部分抑制柚皮苷的干预作用;③免疫荧光染色显示,与骨质疏松组相比,柚皮苷可降低胫骨组织内活性氧含量、抗酒石酸酸性磷酸酶的表达,提升碱性磷酸酶的表达(P<0.05),DKK-1可部分抑制柚皮苷的干预作用(P<0.05);④普鲁士蓝染色、免疫组化染色显示,与骨质疏松组相比,柚皮苷可降低骨组织与肝组织内的铁沉积、骨组织铁吸收相关蛋白受体1的表达(P<0.05),提升骨组织膜铁转运蛋白1的表达(P<0.05),DKK-1可部分抑制柚皮苷的干预作用(P<0.05);⑤胫骨标本PCR与Western blot检测显示,与骨质疏松组相比,柚皮苷可降低抗酒石酸酸性磷酸酶、铁吸收相关蛋白受体1和Bax的表达(P<0.05),提升碱性磷酸酶、膜铁转运蛋白1、Bcl-2、Wnt1和β-catenin的表达(P<0.05),DKK-1可部分抑制柚皮苷的干预作用(P<0.05);⑥结果表明,柚皮苷可通过减少骨组织中的铁沉积及细胞凋亡率抑制骨质疏松的进展,这可能与激活Wnt1信号通路有关。

机械应力下骨细胞行为变化的研究进展

机械应力刺激在维持骨骼正常形态、功能和自稳平衡方面起着重要作用。过去的研究普遍认为骨细胞是不活跃的细胞。近年来,对骨细胞的深入研究表明,骨细胞是骨骼中主要的机械应力感受细胞,在机械应力下的骨形成和骨重塑过程中起着关键作用。机械应力不仅可以减少骨细胞凋亡,还能促进其分化水平。此外,受机械应力刺激的骨细胞通过直接或间接的方式来调节成骨细胞和破骨细胞的分化水平,从而维持骨结构的强度和调节骨稳态。笔者拟对机械应力下骨细胞行为变化以及其与成骨细胞和破骨细胞偶联的分子机制进行综述,旨在为今后骨质疏松基础研究提供理论参考。

铁死亡在骨科疾病的研究进展

铁死亡是由脂质过氧化物和活性氧的积累直接介导的一种新型细胞死亡形式。越来越多的证据表明,铁死亡在骨关节炎(OA)、脊髓损伤(SCI)、骨质疏松症(OP)和骨肉瘤(OS)等骨科疾病中起着重要作用。铁死亡在细胞功能、信号通路、药物抑制和基因沉默等方面为骨科疾病治疗提供新的靶点和途径。因此,本文就铁死亡在骨科疾病的最新应用进展进行探讨,为骨科常见疾病进一步的临床研究和治疗提供新的思路。

β-谷甾醇改善绝经后骨质疏松的实验研究

[目的]探究杜仲有效单体成分β-谷甾醇对小鼠绝经后骨质疏松的疗效及其潜在作用机制。[方法]将24只12周龄雌性C57BL/6J小鼠随机分为假手术组、模型组及β-谷甾醇干预组,每组8只,采用双侧卵巢切除术建立绝经后骨质疏松模型,术后假手术组及模型组给予0.9%氯化钠溶液灌胃,β-谷甾醇干预组给予β-谷甾醇灌胃,术后8周将各组小鼠处死取材,借助显微计算机断层扫描(micro-computed tomography,Micro-CT)观察β-谷甾醇干预对绝经后骨量丢失及骨小梁破坏的保护作用,并采用苏木素-伊红(hematoxylin-eosin,HE)染色对小鼠股骨远端区域进行组织形态学分析,同时通过抗酒石酸酸性磷酸酶(tartrate-resistant acid phosphatase,TRAP)染色及碱性磷酸酶(alkaline phosphatase,ALP)染色评估小鼠骨吸收与骨形成情况,并通过免疫组化检测各组样本的β-catenin表达水平。[结果]Micro-CT扫描结果显示,β-谷甾醇干预可减少绝经后骨量丢失及骨微结构破坏,HE染色证实β-谷甾醇可有效维持骨小梁数目及组织形态,并在一定程度上抑制雌激素缺乏引起的异常脂肪堆积现象。TRAP染色结果表明,β-谷甾醇并不影响破骨细胞形成,而免疫组化结果表明β-谷甾醇可显著促进成骨标志物ALP的表达。与此同时,β-谷甾醇可增加β-catenin在股骨远端区域的表达,提示β-谷甾醇促进骨形成,可能与其上调β-catenin信号通路有关。[结论]β-谷甾醇体内干预可上调β-catenin信号通路,增强成骨分化,促进机体骨形成,从而改善绝经后骨质疏松。

水甘草碱抑制破骨细胞活化缓解磨损颗粒诱导的炎性骨溶解

背景:水甘草碱因其抗炎生物活性在心肌重塑、急性肾损伤和肺损伤等疾病中表现出良好的治疗作用。假体磨损颗粒常引发无菌性炎症,炎性因子的大量释放进一步导致了假体周围骨质的破坏和骨量丢失,然而目前尚无水甘草碱对假体周围骨溶解确切疗效的基础研究。目的:探讨水甘草碱对破骨细胞活化、炎症因子表达及磨损颗粒诱导炎性骨溶解的影响。方法:①细胞实验:将RAW264.7细胞分4组培养:对照组细胞加入完全培养基;破骨诱导组加入破骨诱导培养基(含50 ng/mL RANKL的完全培养基);水甘草碱低、高剂量组分别加入1,5μmol/L水甘草碱处理4 h后加入破骨诱导培养基。破骨诱导5 d后,分别进行抗酒石酸酸性磷酸酶染色、F-actin染色及RT-PCR检测。②动物实验:采用随机数字表法将20只C57BL/6J小鼠随机分为假手术组、骨溶解组、水甘草碱低及高剂量组,每组5只。骨溶解组、水甘草碱低及高剂量组通过将钛颗粒注射至颅骨表面的方法建立颅骨骨溶解模型,造模后第2天,水甘草碱低、高剂量组分别腹腔注射10,20 mg/kg水甘草碱,每隔1 d注射1次,直至造模2周后,收集小鼠动脉血血清进行炎性因子(白细胞介素1β、白细胞介素6、肿瘤坏死因子α)检测,收集颅骨进行micro-CT扫描和骨参数分析。结果与结论:①细胞实验:抗酒石酸酸性磷酸酶和F-actin染色显示,与破骨诱导组比较,水甘草碱低、高剂量组可抑制破骨细胞的活化及骨吸收,其中以高剂量组抑制更显著。RT-PCR检测结果显示,与对照组比较,破骨诱导组3种炎症因子的mRNA表达升高(P<0.01);与破骨诱导组比较,水甘草碱低及高剂量组3种炎症因子的mRNA表达降低(P<0.01),其中以高剂量组降低更明显。②动物实验:与假手术组比较,骨溶解组3种炎性因子水平升高(P<0.01);与骨溶解组比较,水甘草碱低及高剂量组3种炎性因子水平降低(P<0.05,P<0.01),其中以高剂量组降低更明显。micro-CT扫描结果显示,钛颗粒导致小鼠颅骨骨溶解破坏,水甘草碱可抑制钛颗粒诱导的骨溶解,其中以高剂量组抑制作用更显著。③结果表明:水甘草碱可通过抑制炎症因子释放下调破骨细胞的骨吸收功能来改善钛颗粒诱导的骨溶解、骨破坏。

脱氢胆酸调控OPG/RANK和TRAF3抑制破骨细胞分化

目的探讨脱氢胆酸(dehydrocholic acid,DHCA)对破骨细胞(osteoclasts,OCs)分化及功能的影响。方法采用粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子和核因子κB受体活化因子配体(receptor activator of nuclear factor kappa B(NF-κB)-ligand,RANKL)诱导成熟骨髓来源的巨噬细胞分化为OCs。通过抗酒石酸酸性磷酸酶(tartrate-resistant acid phosphatase,TRAP/ACP5)染色,确定DHCA抑制OCs形成的最佳浓度。qRT-PCR检测OCs分化和功能相关基因TRAP/ACP5、组织蛋白酶K(cathepsin K,CTSK)和基质金属蛋白酶9(matrix metalloproteinase 9,MMP9)的基因表达。Western blot检测OCs中TNF受体相关因子3(TNF receptor-associated factor 3,TRAF3)、NF-κB受体活化因子(receptor activator of NF-κB,RANK)和骨保护素(osteoprotegerin,OPG)的蛋白水平。结果DHCA浓度为200μmol/L是抑制OCs形成的最佳剂量(P<0.01)。DHCA抑制OCs分化和功能相关基因ACP5、CTSK和MMP9的表达(P<0.01)。DHCA通过下调RANK蛋白和增加TRAF3和OPG蛋白的表达来抑制OCs的分化(P<0.01)。结论DHCA通过调控OPG/RANK和TRAF3抑制OCs分化,这可能是一种有效的骨质疏松前体药物。

腰椎骨密度与大型肩袖撕裂的相关性分析

目的探讨腰椎骨密度与大型肩袖撕裂发生的相关性。方法选取2018年1月—2023年10月在昆山市中医医院关节外科住院行肩关节镜手术治疗的患者109例,并按照肩袖撕裂的程度分为大型肩袖撕裂组(n=27)和小型肩袖撕裂组(n=82)。收集患者基本信息,采用多因素Logistics回归分析探讨腰椎骨密度与大型肩袖撕裂发生的相关性。结果大型肩袖撕裂组年龄、外伤史比率高于小型肩袖撕裂组,总胆固醇、白蛋白、血镁、全髋关节骨密度及腰椎骨密度低于小型肩袖撕裂组,差异均有统计学意义(P<0.05)。多因素Logistic回归分析结果表明,腰椎骨密度与大型肩袖撕裂发生有关。大型肩袖撕裂患病率在腰椎骨密度Q1(<0.870 g/cm^(2))、Q2(0.870~<0.991 g/cm^(2))、Q3(0.991~1.137 g/cm^(2))、Q4(>1.137 g/cm^(2))这4个四分位数区间依次为48.15%、29.63%、18.52%、3.70%,呈逐渐下降趋势,差异有统计学意义(P<0.05)。结论腰椎骨密度与大型肩袖撕裂具有相关性,腰椎骨密度越低,大型肩袖撕裂发生的风险越高。

机械牵张通过Piezo1调控骨髓间充质干细胞成骨分化的作用机制

目的探讨机械牵张通过Piezo1促进小鼠骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells,BMSCs)成骨分化的作用及机制。方法将BMSCs分为0%、3%、6%和12%机械牵张强度组,CCK-8检测细胞增殖,PCR检测成骨因子(Runx2、Osterix、ALP和OPN)mRNA,筛选出最佳牵张强度。再分别设置对照、机械牵张、Piezo1抑制剂、机械牵张+Piezo1抑制剂组。干预结束后,进行ALP染色和ALP活性检测。茜素红染色观察钙结节形成。Western blot检测Piezo1、TGF-β1、p-Smad2和Runx2蛋白水平。结果与0%机械牵张相比,3%和6%机械牵张促进了细胞增殖(P<0.05),且6%机械牵张组Runx2、Osterix、ALP和OPN的mRNA均显著升高(P<0.05)。另外,与对照组相比,机械牵张组ALP染色较深,ALP活性显著升高,钙结节数量增加,Piezo1、TGF-β1、p-Smad2和Runx2蛋白也显著升高(P均<0.05);Piezo1抑制剂组ALP染色较浅,ALP活性显著降低,钙结节数量减少,Piezo1、TGF-β1、p-Smad2和Runx2蛋白也显著降低(P均<0.05)。与机械牵张组相比,机械牵张+Piezo1抑制剂组ALP染色较浅,ALP活性显著降低,钙结节数量减少,Piezo1、TGF-β1、p-Smad2和Runx2蛋白也显著降低(P均<0.05)。与Piezo1抑制剂组相比,机械牵张+Piezo1抑制剂组ALP染色较深,ALP活性显著升高,钙结节数量增加,Piezo1、TGF-β1、p-Smad2和Runx2蛋白也显著升高(P均<0.05)。结论机械牵张可能通过Piezo1上调了TGF-β1/Smad2信号通路表达,促进BMSCs的增殖和成骨分化。

通过整合的生物信息学方法鉴定H和L型血管内皮细胞中的ceRNA网络

目的:H型血管是一种骨特异性微血管亚型(CD31hiEmcnhi),在成血管-成骨耦联机制中具有重要的调节作用。研究报道H和L型血管在骨骼生理和病理条件下发挥不同的作用,它们之间的遗传差异仍有待阐明。本研究旨在通过整合的生物信息学方法构建H和L型血管内皮细胞中关键差异表达(differential expression,DE)基因的竞争性内源RNA(competitive endogenous RNA,ceRNA)网络。方法:从ArrayExpress和基因表达综合(Gene Expression Omnibus,GEO)数据库中下载相关原始数据,通过Limma R-Bioconductor包筛选H和L型血管间的DE lncRNAs、DE miRNAs和DE mRNAs,构建总ceRNA网络,随后根据蛋白质相互作用(protein-protein interaction,PPI)网络筛选出上调和下调的关键基因,以此精细化ceRNA网络并对关键基因进行富集分析。最后,通过流式细胞术和real time RT-PCR进行随机验证。结果:共鉴定出1 761个DE mRNAs、187个DE lncRNAs和159个DE miRNAs,通过相互作用关系构建总ceRNA网络;通过PPI网络筛选出6个上调(Itga5、Kdr、Tjp1、Pecam1、Cdh5、Ptk2)和2个下调(Csf1r、Il10)的关键基因,并以此构建关键基因相关的ceRNA亚网络。上调的关键基因主要富集在血管生成与血管凋亡的负调控;流式细胞术和real-time RT-PCR的结果与生物信息学分析结果一致。结论:本研究根据所筛选的关键基因提出上调和下调的H型和L型血管内皮细胞相关的ceRNA网络,为H型和L型血管内皮细胞在骨代谢中的调控机制提供了新见解。

面积骨化率——常规超声定量评估青少年骨龄的新参数

目的探索常规超声定量评估青少年骨龄的新参数——面积骨化率(area ossification ratio,AOR),并评价AOR与放射学骨龄之间的相关性。方法选取2023年6月山东省某中学的健康青少年为研究对象,采集其左侧尺骨茎突冠状面、桡骨茎突冠状面、股骨外上髁冠状面、胫骨内侧髁冠状面及胫骨后正中矢状面5个部位的超声图像,勾画出二维超声图像中的骨化中心及骨骺面积,计算AOR,并与Greulich⁃Pyle(GP)图谱法测量的放射学骨龄进行比较;采用组内相关系数(intraclass correlation coefficient,ICC)及Bland⁃Altman法评估观察者间及观察者内一致性。结果共纳入179名(男:109名,女:70名)健康青少年;男、女青少年5个部位的AOR与放射学骨龄之间均呈显著或高度相关(r=0.60~0.91);男、女青少年5个部位的AOR总和与放射学骨龄呈高度相关(男:r=0.95,女:r=0.87)。不同医师及同一医师测量的AOR值具有较高可重复性(观察者间一致性:ICC=0.926,P<0.001;观察者内一致性:ICC=0.954,P<0.001)。结论青少年的AOR总和与放射学骨龄呈高度相关,其测量方法具有较高的可重复性,AOR是常规超声定量评估青少年骨龄的可靠参数。

姜黄素抑制NF-κB信号通路缓解氧化应激对成骨分化的损害发挥抗骨质疏松作用

目的 探讨姜黄素抑制氧化应激对成骨分化损害的机制及以剂量依赖的方式发挥抗骨质疏松的作用。方法 采用细胞氧化应激模型,加入不同浓度的姜黄素,测定骨形成指标,并检测参与的潜在信号通路。同时,用姜黄素处理小鼠去卵巢(ovariectomized, OVX)骨质疏松动物模型来证实其抗骨质疏松的作用。结果 体外实验发现,低浓度姜黄素(1~10μmol·L^(-1))促进成骨细胞增殖,提高骨形成碱性磷酸酶(alkaline phosphatase, ALP)活性,逆转氧化应激导致的成骨钙沉积下降,降低了核因子kappa-B配体的受体激动剂(RANKL)和白介素-6 (IL-6)的表达。体内实验结果显示,姜黄素(5 mg·kg^(-1))给药后部分逆转了OVX小鼠血液中丙二醛(malondialdehyde, MDA)和谷胱甘肽(glutathione, GSH)活性的比例、降低高骨代谢、增加骨密度(bone density, BMD)、改善了骨小梁的微结构,但高浓度姜黄素无氧化应激保护作用。结论 姜黄素可以减轻氧化应激的骨形成损害,NF-κB信号通路是主要参与通路,姜黄素可能是预防骨质疏松症的理想药物。