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背景:随着人口老龄化的日益严峻,骨质疏松症作为常见的老年性疾病越来越受到人们的重视。骨质疏松症是成骨细胞骨形成同破骨细胞骨吸收平衡发生紊乱,以骨量减少,骨微观结构被破坏为特征的全身骨代谢疾病。其最终将导致骨质脆性增加,易发生骨折及骨形成能力减弱等。基于现代社会人们预期寿命的提高,骨质疏松症及骨修复能力减弱对人们的生活质量影响巨大。因此,保护骨丢失,刺激骨形成,促进骨骼再生已成为临床上治疗骨质疏松症及骨质疏松性骨缺损所面临的重要挑战。治疗骨质疏松是综合性的,除了基础的调节生活方式,补充维生素D和钙剂外,抗骨质疏松药物的治疗仍必不可少。目前抗骨质疏松药物的安全性和疗效比较明确,药物治疗仍是治疗骨质疏松症的首选。大量证据表明,骨质疏松症伴随着成骨能力减弱。促进骨形成能力在骨质疏松症,特别是骨质疏松性骨缺损修复中至关重要。近些年来,许多研究发现可以通过刺激骨形成,进而改善骨质疏松症及其相关骨代谢疾病,最终促进骨质疏松状态下的骨修复能力。基于临床上对于骨质疏松症及骨质疏松性骨修复的治疗需求,近期的研究侧重于选择促进骨形成,而不是抑制骨吸收作为治疗骨质疏松性骨修复的方法。然而,许多治疗骨质疏松的药物因其安全性和实用性仍然处于各阶段的临床试验。如何有效地防治骨质疏松症,增强骨修复能力仍是目前亟须解决的问题。临床上发现单一的药物治疗骨质疏松症作用有限,不能达到预期的效果。基于不同的发病机制和生理状态,许多学者提出多种药物联合应用治疗骨质疏松。然而,药物联合应用治疗骨质疏松症效果是否优于单一药物治疗,何种药物配伍能达到预期效果等难题仍然需要进一步探索。
目的:本实验重点研究联合甲状旁腺激素(1-34)和维生素K2对骨质疏松大鼠颅骨骨缺损修复和体外成骨细胞分化的影响。
方法:SPF级SD大鼠随机分为双侧卵巢摘除组(OVX组)和假手术组(sham组)。术后12周每组随机挑选5只大鼠,处死后取股骨行Micro-CT检测股骨干骺端骨密度确认骨质疏松模型造模成功。剩余的OVX老鼠随机分为四组并建立颅骨缺损模型:空白对照组(control组),VK组(维生素K2,30mg/kg/天),PTH组(甲状旁腺激素,60μg/kg,一周三次),VK+PTH组(维生素K2,30mg/kg/天+甲状旁腺激素,60μg/kg,一周三次)。药物治疗8周后,通过检测血清羧化骨钙素(Gla-OC)、非羧化骨钙素(Glu-OC)、CTX-I等观察血清骨形成及骨吸收相关指标。Micro-CT和组织学检测观察股骨微观结构改变及颅骨骨缺损处骨修复情况。处死前2周和4周体内注射钙黄绿素和茜素红,使用免疫荧光双标技术动态观察骨缺损处骨形成及骨矿化。免疫组化法检测RUNX2和OCN检测骨缺损处成骨相关蛋白表达。通过上述检测观察联合治疗对骨质疏松颅骨骨缺损处骨形成的影响。体外实验中,提取骨髓间充质干细胞(BMSCs)并给予PTH,VK2和VK2+PTH干预,通过ALP染色和westernblot检测观察联合治疗对BMSCs的影响。
结果:在体内实验中,相较于空白对照组,单独使用维生素K2或PTH能改善骨质疏松大鼠股骨骨微观结构,保护骨质疏松性骨丢失,且PTH组治疗效果优于维生素K2组(p<0.05)。联合PTH和维生素K2治疗提高体积分数(bonevolume/totalvolume,BV/TV),骨小粱数量(trabecularnumber,Tb.N)及骨密度(bonemineraldensity,BMD),下调骨小粱分离度(trabecularspacing,Tb.Sp),保护骨质疏松大鼠股骨骨量丢失,且效果优于对照组和单一治疗组(p<0.05)。另外,联合维生素K2和PTH治疗相较于空白对照组能显著提升血清Gla-OC的水平,降低Glu-OC。荧光双标技术检测提示联合治疗能促进骨质疏松大鼠颅骨骨缺损处的骨形成和骨矿化(p<0.05)。免疫组化结果提示,相较于control组,VK+PTH组颅骨缺损处的OCN和RUNX2的表达增高。体外实验WB结果证明,联合PTH和维生素K2治疗相较于control组能上调骨髓间充质干细胞的BMP2和RUNX2的表达(p<0.05)。ALP染色证明联合治疗促进成骨细胞分化(p<0.05)。结论:PTH和维生素K2的联合治疗增加成骨细胞分化,保护骨质疏松大鼠股骨骨量丢失,促进骨质疏松大鼠颅骨骨缺损处的骨修复。
目的:本实验重点研究联合甲状旁腺激素(1-34)和维生素K2对骨质疏松大鼠颅骨骨缺损修复和体外成骨细胞分化的影响。
方法:SPF级SD大鼠随机分为双侧卵巢摘除组(OVX组)和假手术组(sham组)。术后12周每组随机挑选5只大鼠,处死后取股骨行Micro-CT检测股骨干骺端骨密度确认骨质疏松模型造模成功。剩余的OVX老鼠随机分为四组并建立颅骨缺损模型:空白对照组(control组),VK组(维生素K2,30mg/kg/天),PTH组(甲状旁腺激素,60μg/kg,一周三次),VK+PTH组(维生素K2,30mg/kg/天+甲状旁腺激素,60μg/kg,一周三次)。药物治疗8周后,通过检测血清羧化骨钙素(Gla-OC)、非羧化骨钙素(Glu-OC)、CTX-I等观察血清骨形成及骨吸收相关指标。Micro-CT和组织学检测观察股骨微观结构改变及颅骨骨缺损处骨修复情况。处死前2周和4周体内注射钙黄绿素和茜素红,使用免疫荧光双标技术动态观察骨缺损处骨形成及骨矿化。免疫组化法检测RUNX2和OCN检测骨缺损处成骨相关蛋白表达。通过上述检测观察联合治疗对骨质疏松颅骨骨缺损处骨形成的影响。体外实验中,提取骨髓间充质干细胞(BMSCs)并给予PTH,VK2和VK2+PTH干预,通过ALP染色和westernblot检测观察联合治疗对BMSCs的影响。
结果:在体内实验中,相较于空白对照组,单独使用维生素K2或PTH能改善骨质疏松大鼠股骨骨微观结构,保护骨质疏松性骨丢失,且PTH组治疗效果优于维生素K2组(p<0.05)。联合PTH和维生素K2治疗提高体积分数(bonevolume/totalvolume,BV/TV),骨小粱数量(trabecularnumber,Tb.N)及骨密度(bonemineraldensity,BMD),下调骨小粱分离度(trabecularspacing,Tb.Sp),保护骨质疏松大鼠股骨骨量丢失,且效果优于对照组和单一治疗组(p<0.05)。另外,联合维生素K2和PTH治疗相较于空白对照组能显著提升血清Gla-OC的水平,降低Glu-OC。荧光双标技术检测提示联合治疗能促进骨质疏松大鼠颅骨骨缺损处的骨形成和骨矿化(p<0.05)。免疫组化结果提示,相较于control组,VK+PTH组颅骨缺损处的OCN和RUNX2的表达增高。体外实验WB结果证明,联合PTH和维生素K2治疗相较于control组能上调骨髓间充质干细胞的BMP2和RUNX2的表达(p<0.05)。ALP染色证明联合治疗促进成骨细胞分化(p<0.05)。结论:PTH和维生素K2的联合治疗增加成骨细胞分化,保护骨质疏松大鼠股骨骨量丢失,促进骨质疏松大鼠颅骨骨缺损处的骨修复。