SD大鼠脊柱侧凸模型构建及凸凹方向应力对骨结构发育的影响

背景:脊柱侧凸是一种发生于脊柱的三维复杂畸形,研究发现聚集蛋白聚糖、Ⅱ型胶原蛋白、Sox9、血管内皮生长因子蛋白等分子机制参与了脊柱侧凸病程,并可能发挥着与力学机制相似的不良作用,但目前缺少对脊柱侧凸发生发展机制的实验性研究。目的:构建SD大鼠脊柱侧凸模型,并探讨凸凹方向应力对骨结构发育的影响。方法:选取6只断乳前SD大鼠进行肩关节离断及鼠尾截断,高笼喂养3个月后进行X射线摄片。采用Mimics软件进行脊柱三维重建,分析不对称张力分布。采用μCT扫描检测骨小梁结构。麻醉处死大鼠后,提取凹侧及凸侧椎体骺软骨,检测聚集蛋白聚糖、Ⅱ型胶原蛋白、Sox9、血管内皮生长因子蛋白的表达水平。结果与结论:(1)6只SD大鼠均成功造模,均出现明显的后凸及左侧胸廓畸形;(2)应力结果显示,椎体承受的应力不对称,凸侧垂直方向的应力显著高于凹侧;(3)Western-Blot检测结果显示,凸侧的聚集蛋白聚糖、Ⅱ型胶原蛋白、Sox9、血管内皮生长因子蛋白的表达水平显著高于凹侧;且相应的凸侧积分吸光度值也显著增高,差异均有显著性意义(P <0.05);(4)凸、凹两侧的骨小梁微结构存在显著的不对称性。与凹侧相比,凸侧的骨体积分数、骨小梁数目显著增高(P <0.05),而骨小梁分离、结构模型指数明显降低(P <0.05);(5)结果表明,凸凹方向的不对称应力可能通过影响相关蛋白表达及骨小梁结构的变化,促进脊柱侧凸的发生发展。