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南极磷虾油对骨质疏松模型小鼠骨折愈合的促进作用

放大字体  缩小字体 发布日期:2019-09-12
核心提示:骨质疏松性骨折(OPF)是骨质疏松症最常见、最严重的并发症。现在临床上OPF的治疗方式多为物理、基因和药物治疗,但是这些治疗手段价格昂贵,且或多或少存在副作用,所以寻找安全有效的辅助治疗措施成为了研究热点。
   骨质疏松性骨折(OPF)是骨质疏松症最常见、最严重的并发症。现在临床上OPF的治疗方式多为物理、基因和药物治疗,但是这些治疗手段价格昂贵,且或多或少存在副作用,所以寻找安全有效的辅助治疗措施成为了研究热点。
 
  近期研究发现,EPA、DHA可促进骨生成、改善软骨细胞代谢,而骨折愈合过程经历的软骨内骨化则与此有着密切的关系,因此来自中国海洋大学食品科学与工程学院的李媛媛、毛相朝、唐彭皓和王静凤*等人以富含磷脂型EPA和DHA的AKO为受试物,以软骨内成骨为切入点,系统地研究AKO对骨质疏松骨折愈合的作用,以期为南极磷虾油功能性食品开发提供理论参考,为OPF的辅助性治疗提供新思路。
 
  1、AKO对小鼠血清生化指标的影响
 
  各组VEGF表达高峰期集中在骨折后第5、11天,说明新血管的生成及入侵主要发生在骨折愈合的早中期。骨折后第5、11天,Model组血清VEGF质量浓度较Control组均显着降低,经AKO干预后VEGF质量浓度分别上升了6.39%和8.05%(P<0.05),提示AKO在骨折愈合早中期促进血管新生与入侵。各组BALP在骨折术后第24天呈现高表达,表明这个时期是活跃的新骨形成阶段。此外,骨折后第11天,与Control组相比,Model组血清BALP活力显着降低,而AKO组极显着升高(P<0.01)。提示在骨折愈合期间,AKO可增强成骨细胞活性、促进新骨形成。
 
  2、AKO对OPF愈合过程中软骨痂至硬骨骨痂演变的影响
 
  骨折手术后11 d,Control组骨折区愈伤组织由大量编织骨组织和少量软骨组织组成。然而,Model组主要充斥大量软骨愈伤组织,且多数处于增殖期。模型小鼠经AKO干预后,骨痂中大量软骨细胞变得肥厚,并伴有软骨基质降解和矿化新骨替代软骨现象,表明AKO促进软骨细胞肥大、凋亡及新骨矿化,使小鼠提前完成软骨痂期过渡至硬骨痂期。
 
  骨折后24 d软骨性骨痂已经转化为硬骨骨痂,且逐渐丰富聚集演变成致密的板层骨桥接骨折断端。结果显示,Control组骨痂由致密的编织骨填充,且向成熟的板层骨转变;而Model组编织骨含量较少,且疏松散乱。补给AKO后,小鼠骨痂内编织骨的数量增加,且聚合呈片状骨。结果提示AKO可以促进骨性骨痂的形成与成熟。此外,第24天愈伤组织的2D μCT分析表明,AKO通过增加相对骨体积(增加16.97%)、骨小梁数量(增加14.77%),降低骨小梁分离度(降低18.53%),使模型小鼠骨性骨痂微结构得到显着改善。2D μCT结果显示,AKO组较Model组骨痂横截面最大长度减少了23.51%(P<0.01),在一定程度上反映了AKO在骨折手术后第24天显着降低了愈合组织的大小,加速后期骨重塑。综上表明,AKO通过加速软骨细胞肥大和矿化、促进硬骨痂的形成与完善,增加愈伤组织的成熟,从而促进骨折愈合。
 
  3、AKO对OPF愈合过程中硬骨痂塑形的影响
 
  骨折后35 d,Control组骨痂在将形成皮质骨的区域观察到致密的板层骨,而Model组骨折处的板层骨塑型不完全,间隙较大;灌胃AKO后,板层骨痂致密成熟,骨重塑能力显着增强。骨折后56 d骨痂的弯曲刚度测试结果显示,Model组骨痂结构强度较Control组显着降低,说明骨质疏松症损害了OPF愈合质量;经AKO治疗后,骨痂结构强度极显着升高59.28%(P<0.01)。以上结果提示,AKO可促进骨重塑的完成,使新骨快速恢复正常的机械强度,提高新骨的内在质量和抗外力性能。
 
  4、AKO对软骨内成骨相关基因表达的影响
 
  骨折愈合过程中软骨内成骨相关关键因子的mRNA相对表达量检测结果显示,骨折术后第11天,与Control组相比,Model组Aggrecan、Col10a表达量显着升高;而MMP-13、PDGF-BB、Ang1、Col1a及OCN对表达量显着降低,直到术后第24天表达量才上升。提示Model组小鼠骨折后第11天愈合过程仍处于软骨痂优势阶段,直至第24天才集中发生软骨矿化及骨性骨痂的重塑。说明由于骨质疏松症的影响,软骨痂的成熟及矿化被严重推迟。模型小鼠灌胃AKO后,骨痂Aggrecan、Col10a表达量在术后第11 天显着下调, 分别下降53.43%、20.47%;而MMP-13、PDGF-BB、Ang1、Col1a及OCN相对表达量在骨折后第11天显着上调,分别升高85.53%、187.83%、115.5%、35.15%、134.74%。另外,骨折后第24天,AKO组小鼠MMP-13、PDGF-BB、Ang1表达量降低,而Col1a及OCN表达量显着升高(P<0.05)。以上结果提示,AKO可通过调控软骨内骨化相关基因的表达,促进血管入侵,加速OPF小鼠软骨痂向钙化软骨痂转变,从而加速骨折愈合。
 
  结 论
 
  酶联免疫吸附测定结果表明AKO能显着升高血清中血管内皮生长因子(VEGF)质量浓度及骨碱性磷酸酶活力;骨痂苏木精-伊红染色及微型计算机断层扫描结果显示AKO能够促进软骨痂向硬骨痂转化,并改善骨痂微结构,加速骨痂重塑;生物力学检测结果显示AKO可增强骨性骨痂生物力学性能;实时荧光定量聚合酶链式反应结果显示,AKO可显着提高血管入侵相关因子(VEGF、血小板衍生生长因子和血管紧张素1)的mRNA表达(P<0.05),显着降低软骨细胞增殖和肥大相关基因(聚集蛋白聚糖Aggrecan和Col10a)的表达(P<0.05),显着升高软骨基质降解因子MMP-13以及骨生成相关基因(Col1a、骨钙素和骨形态发生蛋白2)的表达(P<0.05),提示AKO可通过调控软骨内成骨关键基因的表达,加速软骨内骨化进程。结论:AKO通过促进软骨内成骨及骨痂重塑,加速骨质疏松模型小鼠骨折愈合,提高愈合质量。
 
 
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