動態(tài)增強(qiáng)MRI評估股骨頭血流灌注狀態(tài)及激素性股骨頭缺血性壞死的機(jī)制研究.pdf

1、臨床上非創(chuàng)傷性股骨頭缺血性壞死(Avascular necrosis of femoral head，AvNFH)非常多見，致殘率很高。其中，激素性AvNFH占第一位。隨著現(xiàn)代醫(yī)學(xué)影像技術(shù)的快速發(fā)展，形態(tài)與功能相結(jié)合的影像學(xué)技術(shù)將成為研究疾病的新思路。在激素誘導(dǎo)的股骨頭缺血性壞死的發(fā)生和發(fā)展過程中研究股骨的微循環(huán)及血流灌注情況顯得格外重要，MR灌注成像能評估單位體積骨組織的血流灌注，了解血流量和血流速度，從而評價(jià)骨組織的活性。因此，我們

2、采用動態(tài)增強(qiáng)磁共振成像的方法，并結(jié)合血液流變學(xué)指標(biāo)來評估激素性股骨頭缺血性壞死(AvNFH)模型不同時(shí)期股骨頭的血流灌注狀態(tài)，達(dá)到從另外的角度研究該疾病的目的。此外，我們還采用免疫組織化學(xué)的方法，研究了不同時(shí)相點(diǎn)兔缺血壞死股骨頭內(nèi)血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)和骨形態(tài)發(fā)生蛋白-2(BMP-2)表達(dá)的動態(tài)變化特點(diǎn)，以探討兩者在激素誘導(dǎo)的骨壞死發(fā)生發(fā)展過程中發(fā)揮的作用；采用骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞體外培養(yǎng)技術(shù)，將細(xì)胞學(xué)和形態(tài)學(xué)的方法相結(jié)合，從新的角度

3、探討了激素性AvNFH的發(fā)病機(jī)制。
　　 本實(shí)驗(yàn)分為兩個部分：
　　 第一部分，選28只健康新西蘭大白兔，隨機(jī)分二組：A組:模型組(馬血清加用甲基氫化潑尼松龍)；B組:對照組。A，B兩組分別于用藥前和用藥后2周、4周、6周、8周，以相同方法行MR常規(guī)及動態(tài)增強(qiáng)、普通增強(qiáng)MR掃描，根據(jù)股骨頭的時(shí)間-信號強(qiáng)度曲線計(jì)算股骨頭動態(tài)增強(qiáng)MR成像參數(shù)。并于用藥前和用藥后的4周、8周取靜脈血進(jìn)行血液流變學(xué)指標(biāo)檢測。動物處死后取雙側(cè)股骨

4、頭制作病理切片，HE染色光鏡觀察。采用免疫組化的方法測定使用激素后2周、4周、6周、8周骨組織中VEGF和BMP-2的表達(dá)及變化。
　　 上述研究顯示結(jié)果為：1.病理組織學(xué)切片顯示：隨著用藥時(shí)間的延長，骨小梁空虛骨陷窩數(shù)逐漸增多，骨細(xì)胞核固縮，甚至出現(xiàn)骨壞死，骨髓腔內(nèi)造血組織逐漸減少而脂肪組織明顯增多，脂肪細(xì)胞體積增大，數(shù)量增多;
　　 2.反映早期激素性AvNFH血流灌注狀態(tài)的時(shí)間-信號強(qiáng)度曲線的最大斜率隨著時(shí)間的延長

5、逐漸減小(p<0.05)，相應(yīng)的骨小梁空虛骨陷窩數(shù)逐漸增多(p<0.01);
　　 3.與正常組比較，實(shí)驗(yàn)組全血粘度(高切、低切)、血漿粘度及紅細(xì)胞壓積均升高，其中低切全血粘度及紅細(xì)胞壓積的升高有顯著性(p<0.05);
　　 4.動態(tài)增強(qiáng)參數(shù)Ssmax與低切全血粘度呈負(fù)相關(guān)，r=-0.65，p<0.05;
　　 5.隨著激素的應(yīng)用，成骨細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、骨基質(zhì)中VEGF蛋白表達(dá)呈下降趨勢；軟骨細(xì)胞、成骨細(xì)胞及骨髓

6、細(xì)胞間基質(zhì)中BMP-2蛋白表達(dá)逐漸降低。
　　 小結(jié)：1.動態(tài)增強(qiáng)MRI可以評估AvNFH的血流灌注狀態(tài)，能反映骨壞死的病理發(fā)展過程；2.糖皮質(zhì)激素抑制了骨組織中VEGF和BMP-2的表達(dá)，從而抑制了骨內(nèi)新生血管和新生骨組織的形成，使骨組織局部缺血，缺氧狀態(tài)難以修復(fù)重建，這一研究結(jié)果闡明了股骨頭血流減少的原因；3.VEGF、BMP-2在激素誘導(dǎo)的骨壞死發(fā)生發(fā)展過程中起著重要的作用。
　　 第二部分，通過貼壁法分離獲取骨髓

7、間充質(zhì)干細(xì)胞(MSCs)，按加入地塞米松終濃度的不同將傳三代的MSCs隨機(jī)分為4組：空白對照組、10-8 mol/L處理組、10-7 mol/L處理組、10-6 mol/L處理組。倒置相差顯微鏡下觀察細(xì)胞形態(tài)變化，細(xì)胞培養(yǎng)至第8d時(shí)用MTT方法檢測其增殖，第21d時(shí)終止培養(yǎng)，對各組脂肪細(xì)胞進(jìn)行油紅O染色，并對其進(jìn)行計(jì)數(shù)；采用方差分析和t檢驗(yàn)對上述結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。
　　 上述研究顯示結(jié)果為：(1)MSCs形態(tài)學(xué)觀察：傳代細(xì)胞接

8、種貼壁后多呈紡錘形，加地塞米松進(jìn)行分組培養(yǎng)后，增殖速度減慢，于培養(yǎng)第10d，發(fā)現(xiàn)10-6 mol/L處理組細(xì)胞漿內(nèi)開始出現(xiàn)小圓形脂滴，主要集中于細(xì)胞核周圍，隨著培養(yǎng)時(shí)間延長，其它處理組也相繼出現(xiàn)小脂滴，且小脂滴逐漸融合成大的脂肪泡，即含甘油三脂的囊泡，細(xì)胞亦逐漸增大，由原來的梭形變成圓形和多角形。(2)地塞米松抑制MSCs增殖：10-8 mol/L處理組、10-7 mol/L處理組、10-6 mol/L處理組細(xì)胞的吸光度值依次為0.28

9、9±0.023、0.221±0.015，0.154±0.013，與對照組細(xì)胞的吸光度值(0.352±0.012)相比較，有顯著性差異(P<0.05)。(3)地塞米松促進(jìn)MSCs分化為脂肪細(xì)胞：對照組、10-8 mol/L處理組、10-7 mol/L處理組、10-6 mol/L處理組中，其脂肪細(xì)胞陽性率依次為1.8±0.7，46.2±3.2，77.1±3.4，83.6±2.8 ([％])。各實(shí)驗(yàn)組與對照組比較，差異有顯著性意義(P<0.0

10、5)。
　　 小結(jié)：地塞米松不僅能直接抑制MSCs增殖，還可誘導(dǎo)其向脂肪細(xì)胞分化，且分化程度和地塞米松濃度呈正比。這一現(xiàn)象和激素性骨壞死的病理改變甚為相似，對闡明激素性骨壞死的病理生理機(jī)制提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。
　　 總而言之，本實(shí)驗(yàn)從活體動物水平和離體細(xì)胞水平兩方面進(jìn)行研究，觀察了激素性股骨頭缺血性壞死動物模型和原代培養(yǎng)的骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞各相關(guān)指標(biāo)的變化，兩者既是相互獨(dú)立的，又能夠通過糖皮質(zhì)激素緊密地聯(lián)系在一起。我們用動態(tài)增強(qiáng)

11、MRI的方法觀察到，在激素誘導(dǎo)的股骨頭缺血性壞死的發(fā)生和發(fā)展過程中，其血流灌注狀態(tài)逐漸減低；骨組織中VEGF和BMP-2的表達(dá)減低，從而抑制了骨內(nèi)新生血管和新生骨組織的形成，使骨組織局部缺血，這在一定程度上解釋了股骨頭血流減少的原因；此外，通過細(xì)胞學(xué)和形態(tài)學(xué)相結(jié)合的方法觀察到，地塞米松可直接誘導(dǎo)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞分化為脂肪細(xì)胞，而且地塞米松濃度越高，脂肪細(xì)胞分化越多，研究表明大劑量應(yīng)用激素后股骨頭骨髓內(nèi)脂肪細(xì)胞增多，造成骨髓內(nèi)壓升高，導(dǎo)致