動態(tài)增強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)學影像技術的快速發(fā)展，形態(tài)與功能相結合的影像學技術將成為研究疾病的新思路。在激素誘導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，從而評價骨組織的活性。因此，我們

2、采用動態(tài)增強磁共振成像的方法，并結合血液流變學指標來評估激素性股骨頭缺血性壞死(AvNFH)模型不同時期股骨頭的血流灌注狀態(tài)，達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的方法，研究了不同時相點兔缺血壞死股骨頭內血管內皮生長因子(VEGF)和骨形態(tài)發(fā)生蛋白-2(BMP-2)表達的動態(tài)變化特點，以探討兩者在激素誘導的骨壞死發(fā)生發(fā)展過程中發(fā)揮的作用；采用骨髓間充質干細胞體外培養(yǎng)技術，將細胞學和形態(tài)學的方法相結合，從新的角度

3、探討了激素性AvNFH的發(fā)病機制。
　　 本實驗分為兩個部分：
　　 第一部分，選28只健康新西蘭大白兔，隨機分二組：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、普通增強MR掃描，根據(jù)股骨頭的時間-信號強度曲線計算股骨頭動態(tài)增強MR成像參數(shù)。并于用藥前和用藥后的4周、8周取靜脈血進行血液流變學指標檢測。動物處死后取雙側股骨

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的表達及變化。
　　 上述研究顯示結果為：1.病理組織學切片顯示：隨著用藥時間的延長，骨小梁空虛骨陷窩數(shù)逐漸增多，骨細胞核固縮，甚至出現(xiàn)骨壞死，骨髓腔內造血組織逐漸減少而脂肪組織明顯增多，脂肪細胞體積增大，數(shù)量增多;
　　 2.反映早期激素性AvNFH血流灌注狀態(tài)的時間-信號強度曲線的最大斜率隨著時間的延長

5、逐漸減小(p<0.05)，相應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，實驗組全血粘度(高切、低切)、血漿粘度及紅細胞壓積均升高，其中低切全血粘度及紅細胞壓積的升高有顯著性(p<0.05);
　　 4.動態(tài)增強參數(shù)Ssmax與低切全血粘度呈負相關，r=-0.65，p<0.05;
　　 5.隨著激素的應用，成骨細胞、內皮細胞、骨基質中VEGF蛋白表達呈下降趨勢；軟骨細胞、成骨細胞及骨髓

6、細胞間基質中BMP-2蛋白表達逐漸降低。
　　 小結：1.動態(tài)增強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.糖皮質激素抑制了骨組織中VEGF和BMP-2的表達，從而抑制了骨內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)難以修復重建，這一研究結果闡明了股骨頭血流減少的原因；3.VEGF、BMP-2在激素誘導的骨壞死發(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、間充質干細胞(MSCs)，按加入地塞米松終濃度的不同將傳三代的MSCs隨機分為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胞形態(tài)變化，細胞培養(yǎng)至第8d時用MTT方法檢測其增殖，第21d時終止培養(yǎng)，對各組脂肪細胞進行油紅O染色，并對其進行計數(shù)；采用方差分析和t檢驗對上述結果進行統(tǒng)計學分析。
　　 上述研究顯示結果為：(1)MSCs形態(tài)學觀察：傳代細胞接

8、種貼壁后多呈紡錘形，加地塞米松進行分組培養(yǎng)后，增殖速度減慢，于培養(yǎng)第10d，發(fā)現(xiàn)10-6 mol/L處理組細胞漿內開始出現(xiàn)小圓形脂滴，主要集中于細胞核周圍，隨著培養(yǎng)時間延長，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MSCs分化為脂肪細胞：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 ([％])。各實驗組與對照組比較，差異有顯著性意義(P<0.0

10、5)。
　　 小結：地塞米松不僅能直接抑制MSCs增殖，還可誘導其向脂肪細胞分化，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制提供實驗依據(jù)。
　　 總而言之，本實驗從活體動物水平和離體細胞水平兩方面進行研究，觀察了激素性股骨頭缺血性壞死動物模型和原代培養(yǎng)的骨髓間充質干細胞各相關指標的變化，兩者既是相互獨立的，又能夠通過糖皮質激素緊密地聯(lián)系在一起。我們用動態(tài)增強

11、MRI的方法觀察到，在激素誘導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的表達減低，從而抑制了骨內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，通過細胞學和形態(tài)學相結合的方法觀察到，地塞米松可直接誘導骨髓間充質干細胞分化為脂肪細胞，而且地塞米松濃度越高，脂肪細胞分化越多，研究表明大劑量應用激素后股骨頭骨髓內脂肪細胞增多，造成骨髓內壓升高，導致