骨外科
犬骨关节炎软骨下骨重塑的病理特点及机制
中华实验外科杂志, 2021,38(7) : 1217-1220. DOI: 10.3760/cma.j.cn421213-20190520-00383
摘要
目的

通过构建比格犬膝关节前交叉韧带横断(ACLT)骨关节炎模型探究关节软骨下骨重塑的病理特点及发病机制。

方法

本研究选取8周岁,雄性,体重10~15 kg的比格犬,将18只犬按随机数字表分为两组,即对照组和骨关节炎(OA)模型组。通过离断犬膝关节前交叉韧带构建关节不稳的OA模型,术后16周后处以安乐死,取材。通过番红固绿染色和国际骨关节炎研究学会-改良Manking(OARSI-Modified Manking)评分评估关节软骨退变程度。采用微计算机断层扫描(Micro-CT)分析软骨下骨的骨体积分数(BV/TV)、骨小梁分离度(SP.Tb)、骨小梁模式因子(Tb.Pf),通过经免疫染色测定软骨下骨中pSmad2/3,Osterix和CD31的表达水平。采用独立样本t检验进行数据的统计学分析。

结果

OA模型组肉眼可见多处不同程度的关节软骨退变,番红固绿染色显示关节软骨龟裂,但尚未侵犯深层结构,OARSI-Modified Manking评分显著升高(4.7±2.3),差异有统计学意义(t=-3.213,P<0.01)。Micro-CT结果显示,与对照组比较,OA模型组的软骨下骨BV/TV显著高于对照组(0.4±0.3),而SP.Tb和Tb.Pf均显著低于对照组(0.3±0.1、-2.0±3.5),且组间差异均有统计学意义(t=-6.124、2.519、3.393,P<0.05)。酶联免疫吸附试验(ELISA)结果表明,与对照组比较,OA模型组的外周血中含有高浓度的转化生长因子(TGF)-β1(81.7±5.1),且组间差异有统计学意义(t=-16.580,P<0.01)。免疫组织化学染色结果显示,与对照组比较,OA模型组的关节软骨下骨髓腔中聚集了大量的pSmad2/3+MSC、Osterix+成骨前体细胞和CD31+血管内皮细胞(109.9±3.9、70.5±1.8、26.8±1.8),且组间差异有统计学意义(t=-29.814、-42.475、-8.937,P<0.05)。

结论

比格犬膝关节OA的软骨下骨中出现异常骨重塑,其中活跃的骨吸收和TGF-β1/Smad2/3通路是疾病发生与发展中的关键靶点。

引用本文: 任姜栋, 沙力塔娜提·乌尔曼别克, 努尔艾力江·玉山, 等.  犬骨关节炎软骨下骨重塑的病理特点及机制 [J] . 中华实验外科杂志, 2021, 38(7) : 1217-1220. DOI: 10.3760/cma.j.cn421213-20190520-00383.
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骨关节炎(osteoarthritis,OA)是最常见的关节退行性疾病,已成为老年人生活质量受损和残疾的主要原因,该疾病不仅导致关节软骨损害,还引起整个关节病变,包括滑膜炎症,骨赘形成,软骨下骨硬化[1,2],据报道,在全球60岁以上的人群中约有10%~15%发生不同程度的骨关节炎[3]。然而,目前除在疾病终末阶段被迫选择关节置换外,尚无安全且有效的措施和药物用于OA的治疗,其主要原因在于发病机制的不明确。近年来,OA研究方向已从关节软骨的退变逐步转变为软骨下骨的异常骨重塑[4,5,6]。关节软骨和软骨下骨作为一个功能单元,在负重和关节运动期间相互传递负荷[7]。软骨下骨作为结构桥梁和减震器,可减少约30%的关节负荷[8]。近期有研究结果显示,在早期OA小鼠中,软骨下骨出现异常活跃的骨吸收,同时释放和激活转化生长因子-β1(transforming growth factor-β1,TGF-β1) ,进而引发一系列级联反应[9]。更有学者认为软骨下骨异常骨重塑的发生先于软骨退变[10]。然而,小鼠与人、大型动物在骨骼发育过程中存在差异,因此,OA小鼠的软骨下异常骨重塑是否能够解释人或大型动物的发病机制尚有待研究。本研究旨在建立比格犬骨关节炎动物模型的基础上,通过分析软骨下骨微观结构的改变以及骨吸收与骨形成的动态变化,探讨大型动物OA的发病机制。

 
 
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