加权共表达网络分析与机器学习识别类风湿关节炎滑膜中的关键基因

背景:类风湿关节炎是一种全身的免疫相关性疾病,主要病理特点是关节滑膜炎性增生及关节软骨的破坏,其发病机制目前尚不明确,迫切需要发现新的具有高度敏感性和特异性的诊断标志物。目的:联合使用生物信息学技术及计算机学习算法,识别并筛选类风湿关节炎患者滑膜中的关键基因,构建类风湿关节炎预测模型并进行验证。方法:从基因表达综合数据库中下载3个包含类风湿关节炎患者滑膜的数据集(GSE77298、GSE55235、GSE55457),GSE77298和GSE55235作为训练集,GSE55457作为测试集,共纳入66个样本,其中类风湿关节炎患者滑膜样本39个,正常滑膜样本27个。应用R语言筛选训练集中的差异基因,然后使用加权共表达网络将训练集中的基因模块化,选出关键模块中的特征基因,将差异表达基因和特征基因取交集,交集基因进入下一步机器学习。采用3种机器学习方法:最小绝对值收敛和选择算子算法、支持向量机-递归特征消除和随机森林算法对交集基因进一步分析获得枢纽基因,将枢纽基因再次相交即得到类风湿关节炎滑膜中的关键基因。以关键基因为变量构建预测类风湿关节炎的列线图模型,推测患者发生类风湿关节炎的危险程度,使用受试者工作特征曲线确定类风湿关节炎预测模型及其关键基因的诊断价值。结果与结论:①通过差异分析,训练集中共筛选出差异基因730个,加权共表达网络分析得到特征基因185个,两者交集基因159个;②最小绝对值收敛和选择算子发现枢纽基因4个,支持向量机-递归特征消除发现枢纽基因11个,随机森林发现枢纽基因5个,取交集后获得关键基因2个(TNS3、SDC1);③基于2个关键基因,在训练集及测试集种构建列线图,其校准预测曲线与标准曲线贴合较好,且预测类风湿关节炎发生的临床效能良好;④上述结果证实,基于生物信息及机器学习算法获得的TNS3和SDC1有可能成为类风湿关节炎诊断和治疗的关键靶点。

全髋关节置换修复髋关节骨性关节炎和股骨颈骨折:隐性失血的对比

背景:总失血量、隐性失血量是否与病因相关,在不同病因下行全髋关节置换的患者其总失血量、隐性失血量是否不同,以及是否应针对某一特定病因行术前干预,仍缺乏相关的临床研究。目的:对比分析髋关节骨性关节炎和股骨颈骨折患者全髋关节置换后隐性失血量。方法:收集分析2013年6月至2015年1月行单侧全髋关节置换治疗的150例患者的临床资料,其中髋关节骨性关节炎患者54例(男30例,女24例),股骨颈骨折患者96例(男41例,女55例)。对患者置换前、置换后血常规及置换过程中、置换后出血、输血情况进行记录,并对患者围置换期隐性失血情况进行评估。结果与结论:全部患者总失血量为(1 616±216)m L,隐性失血量为(699±102)m L,隐性失血量占总失血量的43.3%。髋关节骨性关节炎组总失血量为(1 742±254)m L,隐性失血量为(758±127)m L,隐性失血量占总失血量的44.6%;股骨颈骨折组平均总失血量为(1 470±189)m L,隐性失血量为(625±98)m L,隐性失血量占总失血量的42.1%。髋关节骨性关节炎组的总失血量及隐性失血量均显著高于股骨颈骨折组(P<0.05),但两组之间隐性失血量占总失血量的比例差异无显著性意义(P=0.419 3)。提示在两种病因前提下行全髋关节置换的患者,其总失血量及隐性失血量是不同的。因此在全髋关节置换前应充分考虑到患者的原发病因,预估总失血量及隐性失血量,及时采取相应的预防处理措施,确保置换过程的安全性。

关节镜下治疗临界髋关节发育不良盂唇损伤的中期疗效分析

目的探讨髋关节镜下关节囊有限切开修复盂唇治疗临界髋关节发育不良(BDDH)合并盂唇损伤的中期疗效。方法回顾性分析2016年1月至2019年12月苏州大学附属第二医院骨科收治的18例BDDH合并盂唇损伤患者资料(观察组)。男12例,女6例;年龄(41.8±8.5)岁。同时筛选同期18例与观察组患者年龄和性别相匹配的髋关节正常发育的盂唇损伤患者为对照组。男9例,女9例;年龄(43.5±10.3)岁。两组患者均采用髋关节镜下关节囊有限切开修复盂唇的方式进行治疗。比较两组患者的改良Harris髋关节评分(MHHS)、髋关节日常生活活动能力评分(HOS-ADL),采用疼痛视觉模拟评分(VAS)评估患者术后疼痛恢复程度。结果两组患者的术前一般资料包括年龄、性别比、体重指数、盂唇损伤程度及受伤至手术时间比较差异均无统计学意义(P>0.05),具有可比性。观察组和对照组患者分别获(38±7)、(43±6)个月随访。末次随访时观察组和对照组患者的MHHS分别为(97.1±3.3)、(95.4±4.2)分,HOS-ADL分别为(92.6±2.8)、(91.4±4.1)分,VAS分别为(0.8±0.5)、(0.7±0.6)分,以上项目两组间比较差异均无统计学意义(P>0.05)。结论与髋关节正常发育的盂唇损伤患者一样,单纯采用髋关节镜修复盂唇的手术方式治疗BDDH合并盂唇损伤也能取得良好的中期疗效。

低剂量X线对钛颗粒干预成骨样细胞后的影响

目的观察低剂量电离辐射（LDI）对钛（Ti）颗粒干预成骨样细胞MC3T3-El后的影响。方法不同浓度Ti颗粒与MC3T3-E1细胞共同培养后，接受LDI干预，采用细胞计数试剂盒（CCK-8）、酶联免疫吸附试验法（ELISA）、碱性磷酸酶（ALP）试剂盒、实用荧光定量聚合酶链反应（Real—timePCR）及茜素红染色法检测MC3T3-El细胞的增殖、分化、矿化及炎性因子白细胞介素-6（IL-6）的表达。结果照射后24h，Ti颗粒各组细胞活性（0．78±0．03、0．61±0．04、0．63±0．07）与对照组（1．00±0．10）比较显著下降（P〈0．01），但LDI对细胞活性没有显著影响。LDI对MC3T3-El细胞的活性在照射48h和72h表现出抑制效应（P〈0．01）。照射后7d，照射各组Ⅰ型前胶原羧基端肽（PICP）的浓度[（3．97±1．00）、（3．70±2．00）、（3．78±0．39）、（2．22±1．53）ng／g]与假照射各组[（3．32±0．84）、（2．47±0．94）、（2．51±0．50）、（1．39±0．40）．g／g]比较均升高，差异有统计学意义（P〈0．05）；ALP结果显示照射后14d，各个Ti颗粒浓度组ALP活性[（0．0123±0．0002）、（0．0117±0．0006）、（0．0115±0．0006）、（0．0120±0．0002）μmol／（min·μg）]均高于似照射绢[（0．0108±0．0005）、（0．0091±0．0005）、（0．0095±0．0006）、（0．0101±0．0002）μmol／（min·μg）]，差异均有统计学意义（P〈0．05）。Real—time PCR结果显示LDI可有效降低Ti颗粒刺激后MC3T3-E1细胞IL-6的表达（0．86±0．12，P〈0．05）。茜素红染色结果显示在Ti颗粒存在的情况下LDI仍具有促进矿化的效应。结论LDI早期会加重Ti颗粒对成骨样细胞增殖的影响，但在Ti颗粒存在的情况下仍具有促进成骨样细胞分化、矿化的作用，同时可下调Ti颗粒刺激后成骨样细胞IL-6的表达。

红景天苷对骨折愈合Runt相关转录因子2调控机制研究

目的 观察红景天苷在骨折愈合的作用,探讨其在成骨作用中对Runt相关转录因子2（Runx2）通路的调控机制.方法 将40只大鼠分为治疗组和对照组,建立SD大鼠闭合骨折模型,检测血液碱性磷酸酶（ALP）和骨保护素（OPG）浓度,采用微焦点断层扫描（MicroCT）比较两组创伤骨折后的成骨改变;运用实时聚合酶链反应（Real-time PCR）方法检测骨痂组织中Runx2、缺氧诱导因子2A（HIF2A）、Wnt4、Wnt10b、β-连环蛋白（ββ-catenin）、糖原合成酶激酶3（GSK-3ββ）、T细胞因子-1（TCF-1）mRNA表达.结果 骨折后第2、4周,治疗组血清ALP[2周：（335.34±9.23） IU/L,4周：（312.45±10.56） IU/L]和OPG[2周：（40.02±2.90） IU/L,4周：（45.56±3.20）pg/ml]浓度较对照组明显升高（P＜0.05）;治疗组骨小梁生长显著增加（P＜0.05）;骨痂组织中Runx2（2周：1.83±0.11,4周：2.23 ±0.11）、HIF2A（2周：1.37 ±0.12,4周：1.50 ±0.12）、Wnt4（2周：1.78 ±0.10,4周：1.66±0.11）、Wnt10b（2周：1.89 ±0.12,4周：1.92±0.13）、ββ-catenin（2周：1.65 ±0.08,4周：1.72±0.10） mRNA表达均显著增加,GSK-3ββ mRNA表达（2周：0.61 ±0.08,4周：0.56±0.09）显著降低（P＜0.05）.结论 红景天苷能促进成骨,对成骨调控通路Runx2有明显的增强作用.

PDLLA可吸收材料髓内固定对骨折愈合的影响

目的比较评估在创伤后骨修复愈合过程中，PDLLA可吸收材料和传统的金属内固定制品对于成骨影响的差异。方法将建立sD大鼠开放截骨模型，分别应用传统金属骨折内固定制品（克氏针）和PDLLA可吸收骨棒对其骨折进行髓内内固定处理，动态比较两者对骨折治疗的效果；采用双抗体夹心酶联免疫法（ABC—ELISA）测定血清骨代谢指标：抗酒石酸盐酸性磷酸酶异构体5b（TRACP-5b）、可溶性核因子-κB受体活化因子配体（sRANKL）、骨保护素（OPG）、RANKL／OPG，比较评估创伤后骨修复愈合过程中成骨影响的差异；大体解剖与影像学观察检测骨折相关指标；采用组织形态学方法观察Wnt、OPG、RANKL等蛋白的表达；采用反转录一聚合酶链反应（1it—PCR）检测骨痂组织中Wnt、β-连环蛋白（β-catenin）、OPG、RANKLmRNA表达差异。结果术后第4、6周，与传统金属髓内固定制品相比，应用PDLLA可吸收内固定材料后，骨小梁生长显著增加[4周：（0．522±0．06）1／mm；6周：（0．709±0．06）l／mm]，血清sRANKL浓度显著上升[4周：（132．66±2．87）ng／L；6周：（131．08±2．09）ng／L]，血清OPG浓度显著上升[4周：（42．68±3．99）ng／L；6周：（44．88±3．90）ng／L]，血清OPG／sRANKL比值显著上升（4周：0．34±0．06；6周：0．34±0．08），血清TRAP-5b浓度显著下降[4周：（86．48±5．11）ng／L；6周：（90．05±5．13）ng／L，P〈0．05]；术后第4、6周，与传统金属髓内固定制品相比，应用PDLLA可吸收内固定材料后，骨痂组织中RANKL、OPG、Wnt、β-eatenin蛋白及mRNA表达均显著增加（P〈0．05）。结论与传统金属内固定制品比较，PDLLA可吸收内固定材料在上述骨创伤后的修复愈合过程中对骨折愈合的影响有促进作用。

低剂量X线照射对成骨细胞纤维肌动蛋白的影响

目的 观察不同剂量X线照射成骨细胞后,细胞形态、胞内微结构及纤维肌动蛋白的变化.方法 采用医用直线加速器以0、0.5、5.0Gy作用成骨细胞（MC3T3-E1）后,用倒置相差显微镜观察细胞形态变化,透射电镜观察细胞内微结构变化以及异硫酸氢荧光素-鬼笔环肽（FITC-phalloidin）对各实验组细胞的纤维肌动蛋白（F-actin）进行染色,荧光显微镜下观察各实验组F-actin细胞骨架的变化.结果 X线照射后2h,0.5、5.0Gy组细胞F-actin绿色荧光强度明显低于未照射组（25.329±12.209、27.021±13.049比29.107±13.296）,差异有统计学意义（P＜0.05）.但24h后0.5、5.0Gy组细胞肌动蛋白骨架发生重构,F-actin染色逐渐增强、纤维增粗,照射后第3天时最为显著（38.687±18.072、36.039±12.128比35.645±17.213）,至第5天时F-actin染色逐渐恢复正常,与0Gy组接近（28.527±14.107、27.258±13.322比27.309±15.039）.结论 X线辐射短时间内能使成骨细胞骨架破坏、F-actin解聚,但随后细胞肌动蛋白骨架发生重构,F-actin表达增强,至第5天时逐渐恢复正常.

钛颗粒诱导假体无菌性炎症模型

颗粒相关性炎症是影响人工关节寿命的主要原因.一般认为炎症早期轻微的病理变化无明显的影像学表现.本研究旨在观察钛颗粒相关性炎症所致骨组织微观结构及骨代谢血清学指标变化.一、材料与方法1.模型建立：16只雄性新西兰白兔,体质量为（2.1±0.2） kg,随机分为实验组与对照组,暴露股骨远端,经股骨髁间窝植入直径3.5 mm、长15 mm的钛棒假体.假体植入前,实验组髓腔内注入0.2 ml Ti颗粒悬液（0.5 g/ml）;对照组注入等量生理盐水.

高压氧治疗对大鼠脊髓损伤早期单核细胞趋化蛋白-1影响

脊髓损伤（SCI）后继发性炎性反应是神经元存活和轴突再生重要病理过程,近年来研究发现趋化因子参与了SCI后外周血细胞顺序募集及神经胶质细胞的活化,激活SCI局部的炎性反应.本研究旨在探讨高压氧（HBO）治疗脊髓损伤具有抗炎症作用[1],是否可以通过抑制脊髓挫伤组织中单核细胞趋化蛋白-1（MCP-1）的表达,可以减轻SCI后的炎性反应.