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目的:本课题组前期研究发现并已证实叩击式轴向应力刺激可加速骨折愈合及组织工程骨再生,但其具体机制尚不明确。本研究通过观察SDF-1α/CXCR4信号通路及相关细胞因子变化,进一步了解叩击式轴向应力在骨再生中的机制。方法:72只新西兰大白兔,均在右胫骨内侧近端制备直径8mm圆形单皮质骨缺损模型,随机分为3组:即A组:单纯DPB移植(空白对照组),B组:A组基础上予以应力刺激(叩击应力组),C组:B组基础上予以腹腔注射AMD3100阻断信号轴(信号通路阻断组),即C组在术后当天给予腹腔注射AMD3100的PBS溶液(浓度为0.1mg/ml),剂量为5ml/kg,隔天1次,而在A、B两组则注射与C组所用剂量相同的PBS溶液。另B、C两组于术后第8天开始给予骨应力刺激仪叩击实验兔足跟部,叩击参数:每2天轴向应力叩击治疗1次,每次30min,应力大小为15N,频率1Hz,叩击时间5s,间歇时间3s。所有实验兔术后及叩击治疗后均予以普通石膏管型固定。分别于术后2、4、8及12周对各组实验兔行X线摄片并Lane-Sandhu骨愈合评分标准评估骨缺损愈合情况。对各时间点处死动物后,行大体标本观察、组织学染色观察新生骨组织及DPB降解情况以及相关分子指标检测。结果:术后4、8与12周B组Lane-Sandhu X线骨愈合评分结果均显著优于A、C两组,差异具有统计学意义(P<0.05)。HE染色结果显示术后2周开始B组骨再生较A、C两组快,且DPB降解时间提前。IHC染色结果显示:VEGF在三组中均有表达,其中在第4周时均达峰值,且在术后4个时间段内B组分别比另外两组表达高,差异具有统计学意义(P<0.05);CXCR4在B组表达明显,在第4周时达峰值,且在4个时间段内B组分别比另两组表达量明显增多,差异具有统计学意义(P<0.05)。在术后4周、8周Western Blot检测中,每组随机各抽取3个骨组织样品进行SDF-1α及CXCR4蛋白的检测,SDF-1α检测结果显示B组>C组>A组,而CXCR4检测结果显示B组>A组>C组,尤其在第4周时B组表达量远远大于C组,其结果与IHC染色结果一致,差异具有统计学意义(P<0.05)。结论:骨缺损再生过程接受SDF-1α/CXCR4轴调控,通过叩击式轴向应力刺激促使骨折区损伤组织SDF-1α表达上调,从而趋化更多BMSCs至骨缺损区,参与骨再生修复过程。