北京治白癜风医院哪家好 http://m.39.net/pf/bdfyy/qsnbdf/骨折是由外力作用、骨骼疾病等引起的骨或骨小梁的连续性中断,容易造成骨折延迟愈合或不愈合的现象。有统计数据显示,长骨开放性骨折后,17%的患者出现骨不连现象,另有8%患者的骨骼出现延迟愈合,严重影响患者健康及日常生活。骨折延迟愈合引起的高致残率与I型糖尿病、中风或获得性免疫缺陷征对患者产生的影响相当。目前还没有被批准的药物用于加速骨折愈合或治疗骨不连。临床上常采用物理和基因治疗的方法治疗骨折,但是这些方法价格昂贵,也有可能出现副作用,所以人们期望采取膳食治疗的方法辅助临床治疗,加快患者骨折愈合速度;因此,通过膳食治疗来加快骨折愈合逐渐成为研究热点。
有文献表明南极磷虾肽(AKP)具有抗疲劳、抗氧化、降血压等活性,本课题组前期研究发现,经酶解产生的低氟AKP和磷酸化磷虾肽可以有效调节去卵巢大鼠体内的骨稳态,且能通过激活BMP2/Smads和Wnt/β-catenin分子途径促进骨形成,改善老年性骨质疏松症,而骨形成对桥接愈伤组织的稳定性至关重要,但有关AKP调节骨折愈合及其机制的研究尚鲜见报道。中国海洋大学食品科学与工程学院的李卓、王静凤*和青岛海洋生物医药研究院的田迎樱等人以AKP为研究对象,研究其对小鼠骨折愈合过程的促进作用及相关机制,以期为南极磷虾蛋白的高值化利用提供理论依据。
1、AKP对软骨性骨痂形成的影响
如图1所示,骨折术后5d,模型组骨折断裂端间隙大,只有少许炎性细胞及未分化的间充质细胞,断裂处尚未形成纤维骨痂。与模型组相比,灌胃AKP后,低剂量组骨折断裂处的炎性细胞及间充质细胞数量明显增多,有利于纤维骨痂的形成;高剂量组能够更快地度过炎症期,血肿更快演变成纤维结缔组织,使两个断裂端初步连接在一起,并已出现少许成熟的软骨细胞,有利于软骨性骨痂的形成,且效果明显优于低剂量组。
2、AKP对软骨性骨痂向骨性骨痂转变的影响
如图2所示,骨折术后10d,各组均处在软骨痂期。模型组的软骨细胞大多为未成熟且排列紧密的幼稚软骨细胞,尚未出现成熟肥大、矿化的软骨细胞。灌胃AKP后,低剂量组骨折周围软骨细胞多为成熟的肥大软骨细胞,且出现少量矿化新骨;高剂量组软骨细胞面积明显减少,且有大量骨小梁及新生血管出现,矿化凋亡更明显。本实验发现,AKP的干预以剂量依赖性的方式促进软骨性骨痂向骨性骨痂转变,在术后中期(10d)能不同程度地促进软骨细胞的肥大矿化和骨折愈合。
3、AKP对板层骨的形成及硬骨痂重塑的影响
骨折术后21d,各组均处在硬骨痂期,此时模型组的骨痂为松散的编织骨,排列不规则,骨细胞数量多、体积大、不成熟(图3A1);灌胃AKP后,低剂量组编织骨面积明显增加,形成了更密集的骨组织(图3A2);高剂量组的骨细胞趋于成熟,体积小、数量少,能形成更致密、更厚实的骨组织,并已经向板层骨转化(图3A3),AKP的干预可以在骨折后期(21d)促进新骨生成并由编织骨向板层骨转化。
为进一步观察硬骨痂骨量和微结构的变化,对骨折术后21d的骨痂进行了三维扫描。结果如图3B所示,模型组愈合缓慢,小梁骨骨质稀疏,且皮质骨尚未形成完整的结构。低、高剂量组骨痂形态更好,皮质骨更光滑。相比于模型组,低剂量组的骨体积/组织体积和骨小梁数分别极显著增加了12.54%和18.00%(P<0.01),骨小梁间距显著减少了14.29%(P<0.05);高剂量组的骨体积/组织体积和骨小梁数分别极显著增加了45.44%和22.10%(P<0.01),骨小梁间距极显著减少了17.31%(P<0.01),高剂量AKP干预生成的骨体积/组织体积更大,骨小梁间距更低(图3C),即AKP干预可显著促进骨痂重塑(P<0.05)。
4、AKP对骨折愈合血清指标的影响
骨折术后第10天,与模型组相比,AKP干预显著降低了血清Aggrecan质量浓度(P<0.05),低、高剂量组分别降低了15.68%、16.22%(图5A);血清TGF-β的质量浓度极显著升高(P<0.01),低、高剂量组分别升高了5.69%、10.45%(图5B)。说明AKP的干预有促进软骨基质合成、软骨细胞分化成熟的作用,使其提前度过软骨基质合成高峰期,向软骨细胞成熟与矿化迈进。
VEGF是血管生成诱导因子,Col1α是新骨生成的标志。各组VEGF质量浓度均在术后第10天达到最高水平;术后第21天,高剂量组血清VEGF质量浓度较模型组极显著降低了21.45%(P<0.01)(图5C),同时高剂量组中Col1α质量浓度较模型组极显著增加了15.5%(P<0.01)(图5D),表明AKP在愈合中后期较模型组可更早地进行血管重建从而促新骨生成,且高剂量AKP效果优于低剂量AKP。
5、AKP对软骨内成骨过程关键基因转录的影响
由图6可知,与模型组相比,骨折术后第5天,高剂量组SOX9的mRNA相对表达水平极显著提高了94.34%(P<0.01);骨折术后第10天,低、高剂量组SOX9的mRNA相对表达水平分别显著提高了28.73%、.62%(P<0.05,P<0.01),Col10α相对表达水平分别极显著提高了84.37%、.8%(P<0.01);骨折术后第21天,低、高剂量组SOX9的mRNA相对表达水平分别显著降低了23.15%、45.37%(P<0.05,P<0.01),Col10α相对表达水平分别极显著降低了83.3%、88.5%(P<0.01),具有剂量依赖效应。说明低、高剂量组的软骨形成进程均不同程度地领先于模型组,显著加快了软骨细胞的肥大和成熟,从而加快软骨内成骨进程。
由图7可知,模型组MMP13、VEGFmRNA转录水平均在骨折术后第21天达到高峰,提示模型组基质降解及血管生成速率较慢,骨折愈合进程滞后。而经AKP的干预在第10天可提高MMP13、Ang1、VEGFmRNA转录水平,其中高剂量组效果更显著,较模型组分别极显著提高了57.71%、34.69%和57.46%(P<0.01),而在第21天MMP13、Ang1、VEGFmRNA转录水平显著下调。说明AKP干预后较模型组显著加快了软骨基质的降解及新血管的生成,从而加速软骨内骨化进程。
由图8可知,骨折术后第10天,AKP的干预可以提高TGF-β、Col1α和OCNmRNA的转录水平,且总体上高剂量组效果优于低剂量组。提示模型组新骨生成进程滞后,而AKP的摄入可以剂量依赖性地加快新骨生成速率,促进骨折愈合。
讨论
综上,AKP能通过促进软骨形成及其肥大、促进软骨基质降解、血管入侵以及后期新骨生成来促进软骨内成骨进程,从而加速正常生长的开放性骨折模型小鼠的骨折愈合。
本文《南极磷虾肽促进小鼠骨折愈合作用及其机制》来源于《食品科学》年41卷21期99-页,作者:李卓,田迎樱,李雪静,于朋,王静凤。DOI:10./spkx---。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。
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