目的:分析激素性股骨头坏死(steroid-induced osteonecrosis of the femoral head,SONFH)囊性变组织的骨修复机制,并观察活血通络胶囊含药血清对肥大软骨细胞成骨分化的影响。方法:(1)SONFH囊性变组织的骨修复机制分析。纳入6例采用全...目的:分析激素性股骨头坏死(steroid-induced osteonecrosis of the femoral head,SONFH)囊性变组织的骨修复机制,并观察活血通络胶囊含药血清对肥大软骨细胞成骨分化的影响。方法:(1)SONFH囊性变组织的骨修复机制分析。纳入6例采用全髋关节置换术治疗的SONFH患者,术后收集坏死股骨头6个,其中3个股骨头用于囊性变组织的单细胞转录组测序,采用生物信息学方法分析囊性变组织中的细胞分类、软骨细胞的细胞亚群、肥大软骨细胞参与的生物过程;另外3个股骨头用于囊性变组织的病理学检查,分别采用苏木素-伊红染色、阿利新蓝染色、番红O-固绿染色观察囊性变组织中软骨细胞、肥大软骨细胞的分布与特征,采用免疫组织化学染色观察囊性变组织中肥大软骨细胞标志蛋白Ⅹ型胶原α1(collagen typeⅩα1,Col10α1)、基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinase,MMP)13和成骨分化相关蛋白Runt相关转录因子2(Runt-related transcription factor 2,RUNX2)、骨桥蛋白(osteopontin,OPN)的表达情况。(2)活血通络胶囊含药血清对肥大软骨细胞成骨分化影响的分析。采用活血通络胶囊(活血通络胶囊粉末溶于蒸馏水)给大鼠灌胃,制备活血通络胶囊含药血清。取小鼠膝关节软骨,消化分离后进行培养。将小鼠软骨细胞接种于含有不同浓度的活血通络胶囊含药血清的完全培养基中,筛选活血通络胶囊含药血清的最佳干预浓度。取处于对数生长期的第1代小鼠软骨细胞,行肥大软骨细胞诱导成功后,分为成骨诱导组、5%含药血清干预组和对照组,成骨诱导组更换成骨诱导培养基培养,5%含药血清干预组更换含5%活血通络胶囊含药血清的成骨诱导培养基培养,对照组继续采用肥大诱导培养基培养;培养7 d后,分别采用碱性磷酸酶(alkaline phosphatase,ALP)染色和茜素红染色,观察细胞形态特征,分别采用实时定量PCR和蛋白质印迹法检测Ⅰ型胶原蛋白α1(collagenⅠα1,Col1α1)、ALP、RUNX2、OPN的mRNA相对表达量和ALP、RUNX2、OPN的蛋白相对表达量。结果:(1)SONFH囊性变组织单细胞转录组测序分析结果。共获得30224个细胞的单细胞转录组测序结果;细胞分类结果显示,囊性变组织中有8种细胞,包括T细胞、内皮细胞、成纤维细胞、软骨细胞、巨噬细胞、单核细胞、破骨细胞和肥大细胞;软骨细胞亚群分析共鉴定出5类亚群细胞,包括稳态软骨细胞、成纤维软骨细胞、炎症软骨细胞、肥大软骨细胞、前体肥大软骨细胞;差异基因富集分析结果显示,肥大软骨细胞主要参与细胞迁移正向调节、细胞分化、细胞外基质形成、骨化、细胞迁移和成骨细胞分化等生物过程。(2)SONFH囊性变组织的病理学检查结果。囊性变组织的边缘可见软骨细胞、肥大软骨细胞,且部分软骨组织呈现向骨小梁过渡的形态;Col10α1、MMP13、RUNX2、OPN在囊性变组织的边缘高表达。(3)活血通络胶囊含药血清干预肥大软骨细胞成骨分化的分析结果。经筛选,5%为活血通络胶囊含药血清的最佳干预浓度。ALP染色和茜素红染色结果显示,对照组无明显钙化结节,成骨诱导组有明显钙化结节,5%含药血清干预组钙化结节较成骨诱导组进一步增多;成骨诱导组细胞ALP、RUNX2、OPN、Col1α1的mRNA相对表达量和ALP、RUNX2、OPN的蛋白相对表达量均高于对照组(P=0.000,P=0.000,P=0.001,P=0.000;P=0.000,P=0.000,P=0.001),5%含药血清干预组细胞ALP、RUNX2、OPN、Col1α1的mRNA相对表达量和ALP、RUNX2、OPN的蛋白相对表达量均高于成骨诱导组(P=0.000,P=0.000,P=0.002,P=0.001;P=0.000,P=0.000,P=0.001)。结论:SONFH囊性变组织中存在肥大软骨细胞向成骨细胞分化的修复机制,而活血通络胶囊含药血清能够促进体外培养的肥大软骨细胞向成骨细胞分化。展开更多