骨質疏鬆對骨微損傷修復重建的影響及相關機制研究

《骨質疏鬆對骨微損傷修復重建的影響及相關機制研究》是依託上海交通大學，由李展春擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：骨質疏鬆對骨微損傷修復重建的影響及相關機制研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：李展春
• 依託單位：上海交通大學

項目摘要

骨質疏鬆造成的骨質量損害是基礎和臨床研究的熱點問題。作為骨質量的組成部分,骨微損傷與損傷後修復的重要作用已越來越受到關注。但骨質疏鬆對微損傷修復的影響及其機制尚不明確。申請人在前期工作中採用microPET/CT骨顯像在體研究骨質疏鬆骨組織的微損傷,證實骨質疏鬆與微損傷程度成正相關,為進一步採用無損傷方法及骨質疏鬆小動物模型在體連續觀察微損傷修復過程奠定了基礎;發現骨質疏鬆患者骨微結構改變及骨微損傷明顯,可能會導致生物力學性能損害。本課題將以申請人近期的重要發現為基礎,通過對去卵巢大鼠微損傷修復過程的縱向觀察和對骨質疏鬆患者微損傷的橫斷面研究,分析骨微損傷、骨細胞、骨重建、骨髓相關基因和蛋白表達在時間和空間變化的相互關係,以及疲勞載入後微損傷、微結構對骨生物力學性能的影響,闡明骨微損傷修復過程,明確骨質疏鬆影響微損傷產生、發展和修復的相關機制,為骨質疏鬆性骨折的防治提供理論基礎和臨床指導。

結題摘要

通過本課題的實施，我們初步闡明長期雌激素缺乏對骨微損傷修復機制的影響及生物力學意義, 為臨床套用研究奠定理論基礎。動物實驗研究發現，連續疲勞載入可造成大鼠脛骨骨微損傷，在骨質疏鬆組中骨微損傷更加明顯。在不同時間點觀察骨組織形態計量學的動態變化，發現脛骨的編織骨形成增加，這可能與成骨相關基因表達增加有關。這個研究同時也說明骨微損傷的修復過程和骨折的膜內成骨相似，在骨微損傷區域首先進行血管化反應，隨後細胞分化增加，發生成骨反應。微損傷部位及附近區域膜內成骨作用使得骨膜編織骨形成的厚度增加。本實驗中去卵巢組和假手術組大鼠載入側脛骨在疲勞載荷作用下，脛骨中段產生了微損傷，在隨後的修復和骨重建過程中，骨形成增加。去卵巢大鼠由於雌激素缺乏，骨量丟失，骨顯微結構退化，在疲勞載荷下骨骼力學性能下降顯著，骨結構破壞嚴重，比假手術組大鼠的皮質骨產生更多的微損傷，這些微損傷使得去卵巢組大鼠損傷部位及附近區域骨的修復重建和膜內成骨作用大於假手術組，因此，脛骨中段骨形成的動態參數比假手術組有顯著性上升，這是骨骼對病理性應變所造成損傷的代償性反應。 人體實驗研究發現：絕經後婦女骨質疏鬆患者與對照的骨關節炎患者股骨頭軟骨下承重區松質骨進行研究比較，這兩類患者的松質骨在生物力學性能和骨顯微結構上存在顯著性差異，骨質疏鬆患者骨生物力學性能差於骨關節炎患者，骨顯微結構退化。納米壓痕技術檢測，兩者骨小梁的納米硬度和彈性模量沒有差異，但是，通過對骨小樑上骨微損傷的比較發現，骨質疏鬆患者微裂紋的密度和表面密度都高於骨關節炎患者。骨微結構參數BV/TV和SMI是比較骨質疏鬆和骨關節炎軟骨下松質骨骨質量的一個重要指標，骨微損傷產生與骨質疏鬆骨微結構BV/TV低，SMI高的桿狀結構骨小梁密切相關。長期雌激素缺乏會造成骨組織中骨細胞少，骨髓細胞內的間充質幹細胞的成骨分化能力下降，骨微結構退化，骨微損傷多，最終導致骨強度下降，容易發生骨折。