股骨头骨骺缺血性坏死模型兔构建及组织病理学变化和p53与bcl-2的表达

doi:10.3969/j.issn.1673-8225.2011.02.007

摘要/Abstract

摘要：

背景：研究表明儿童股骨头骨骺缺血性坏死(Perthes病)的发病与儿童股骨头血液供应、髋关节周围病变、外伤、内分泌因素、遗传等多种原因有关。
目的：建立可靠的Perthes病的动物模型，并观察其股骨头组织学变化、细胞凋亡情况及p53和bcl-2基因的表达，并探讨凋亡基因p53和bcl-2与Perthes病的的相关性。
方法：采用C型臂透视下经右侧股骨颈注射TH胶致骺板缺血，建立幼兔Perthes病模型，并以同样方法用经右侧股骨颈给予注射生理盐水的兔作对照，于建模后4，6，8，10，12周分别取模型组和对照组两组右侧股骨头做病理切片，观察两组髋关节骺板细胞凋亡情况，并观察两组右侧股骨头p53和bcl-2等凋亡基因表达阳性率的变化。
结果与结论：建模后4周开始出现模型组右侧髋关节关节间隙增宽，出现点状出血变性区并逐步扩大，随后关节软骨与骨骺的黏附强度下降，骨质松脆，干骺端疏松变软。模型组右侧股骨头骺板细胞凋亡率与p53基因表达阳性率呈明显正相关性(r =0.68, P < 0.05)，与bcl-2基因表达阳性率之间呈明显负相关性(r =-0.75, P < 0.01)。实验建立的perthes病动物模型稳定，简单，无反复现象。结果证实了Perthes病的发生与p53和bcl-2凋亡基因相关。

关键词: 细胞凋亡, TH胶, Perthes病, 凋亡基因, 动物模型

Abstract:

BACKGROUND: Morbidity of Perthes disease is associated with femoral head blood supply, periacetabular lesion, surgical trauma, endocrine, as well as heredity in children.
OBJECTIVE: To construct a animal model of perthes disease and to observe the histopathological change, apoptosis and p53 and bcl-2 gene expression, and to explore the correlation between p53 and bcl-2 gene and pathogenesis of Perthes disease.
METHODS: New Zealand neonatal rabbits were constructed Perthes disease models by injecting TH glum into right femoral head under C-type arm, normal saline was injected in the control group. At 4, 6, 8, 10 and 12 weeks after modeling, right femoral head of rabbits were prepared for pathological sections, and the apoptosis of epiphyseal plate cells, the changes of p53 and bcl-2 gene expression were observed.
RESULTS AND CONCLUSION: At 4 weeks after modling, the joint space became widen in the right femoral head, presented with punctate hemorrhage and denaturization, followed by declines in the adhearant density and sclerotin crispness, the metaphysic softened and loosened. There was a positive correlation between epiphyseal plate cell apoptosis p53 gene expression in the model group (r = 0.68, P < 0.05)and negative correlation between epiphyseal plate cell apoptosis and Bcl-2 gene expression (r = -0.75, P < 0.01). The constrcuted models are characterized by stablity, simple manipulation and reproducibility. The findings demonstrated that p53 and bcl-2 apoptotic gene have correlation with pathogenesis of Perthes disease.

中图分类号:

R318

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参考文献

引言

材料方法

讨论

3.1 Perthes病微血管病变 Perthes病微血管病变既是Perthes病的病因之一，又是引起p53和bcl-2凋亡相关基因指标发生变化诱导骨细胞出现程序性死亡的原因，进而p53和bcl-2凋亡相关基因数值变化，诱导骨细胞出现程序性死亡，股骨头发生缺血性坏死，Perthes病动物模型建立。

由于骨的密闭特征，当静脉回流受阻时，骨内压升高，压迫血管使血流量减少，加之由于静脉回流障碍，骨骺内微循环出现淤滞、组织缺血、缺氧、渗出增加，使骨腔内容物增加,骨内压继续升高，造成骨血窦破坏、融合、渗出增加，进一步加重静脉淤滞，诱发血液高凝状态^[9]。细胞缺血，缺氧，葡萄糖氧化代谢途径受阻，三羧酸循环不能顺利进行，更多的葡萄糖经由多醇途径代谢，即产生过多的山梨醇，使细胞内压升高，水肿，细胞变性，尤其是神经元细胞轴突消失、坏死，又抑制机体抗氧化防御系统的活性，更加强氧化应激反应造成恶性循环^[10]。机体内氧自由基的增加。氧化应激反应影响血液流变学，使血液黏度稠度增加，多种凝血因素活性增强，使机体经常处于高凝状态。氧化应激反应促进低密度脂蛋白，尤其是致密的小颗粒脂蛋白的氧化反应。这种被氧化的低密度脂蛋白难于由正常途径代谢，既增加了血液黏度，又促进凝血活性的加强。被氧化的低密度脂蛋白也抑制一氧化氮依赖性舒血管作用，既加重了血管病变，又减少了神经营养血管的供血。各种机制诱导出现一氧化氮含量的减少，诱导p53基因表达。正常p53基因能促进细胞凋亡。微血管病变引起的抗氧化化合物含量的减少，诱导bcl-2凋亡抑制基因含量减少。促凋亡基因p53表达的大量增加和bcl-2凋亡抑制基因含量减少导致骨细胞出现程序性死亡^[11-12]。

3.2 血液高凝状态 血液高凝状态是多种因素引起的止血、凝血和抗凝系统失调的一种病理过程，具有易导致血栓形成的多种血液学变化^[13]。Jones^[14]提出了非创伤性骨头缺血性坏死的血管内凝血发病机制理论。他认为骨内过多脂肪栓子，高凝状态及由于高游离脂肪酸导致血管内皮损伤从而触发局部血管内凝血，引起骨坏死，并认为血管内凝血这一中间机制是骨坏死发生过程的最后通路。Glueck等^[15]分析了36例Perthes病患者的凝血紊乱状态，并发现这一人群存在大量凝血纤溶方面的异常指标。近年来，骨坏死与凝血、纤溶系统异常的关系越来越受重视。大量研究表明Perthes病与凝血纤溶系统异常有密切关系^[16-19]，血管内凝血导致在软骨下微循环的纤维蛋白和血小板血栓形成，引起骨内高压，血流减少，骨细胞缺血缺氧，最后出现骨细胞的死亡。Starklint等^[20]在骨坏死区域发现纤维蛋白血栓为这一理论据供了证据。Pelletier等^[21]认为凝血纤溶异常可能在激素性骨坏死发生中起了重要作用。近年研究结果提示，前凝血状况的存在已经成为激素导致缺血性骨坏死的不可忽视的因素^[22-23]。因此实验可以推断Perthes病状态下的高凝血状态，参与了Perthes病的发生和发展。

3.3 骨内压升高伴随凋亡相关基因改变和骨细胞程序性死亡 国外学者在Perthes病患者骨标本采用TUNEL及免疫组化法研究后,发现随骨内压的升高，一氧化氮合成酶含量增加，随后出现p53凋亡诱导基因增加，bcl-2凋亡抑制基因减少，随后出现关节软骨，骺软骨细胞的程序性死亡^[24]。实验认为在Perthes病骨坏死中，发生的是骨细胞凋亡，而不是细胞坏死^[25]。并且在Perthes病骨坏死骨髓组织体外培养中，证实骨内压升高的作用主要是诱发成凋亡诱导基因的改变，促进破骨细胞生成减少，骨组织生成减少，更新率降低。凋亡持续发展，引起股骨头坏死^[26-27]。以凋亡方式死亡的细胞表现为细胞核浓缩、染色质聚集、细胞体积缩小。

经股骨颈注射TH胶建立的幼兔Perthes病动物模型，先出现骨坏死，后出现p53和bcl-2等凋亡相关基因，他们是Perthes病发生的辅助因素并加速Perthes病的发生。实验发现：①Perthes病微血管病变既是Perthes病病因之一，又是引起p53和bcl-2凋亡相关基因指标发生变化诱导骨细胞出现程序性死亡的原因，进而p53和bcl-2凋亡相关基因数值变化，诱导骨细胞出现程序性死亡，股骨头发生缺血性坏死。②血液高凝状态，实验证实经股骨颈注射法新西兰幼兔体内引起股骨头周围血供减少，微血管病变，伴有血液高凝状态，血液高凝程度加剧，此与外伤后血液高凝状态基本一致。③骨内压升高伴随凋亡相关基因改变，骨细胞程序性死亡。随骨内压的升高，一氧化氮合成酶含量增加后出现p53凋亡诱导基因增加，bcl-2凋亡抑制基因减少，随后出现关节软骨，骺软骨细胞的程序性死亡，最终导致Perthes病发生。

综上所述，经股骨颈注射TH胶建立的幼兔Perthes病动物模型，可出现p53和bcl-2等凋亡相关基因的改变，诱导骺板，关节软骨细胞等出现大量的程序性死亡，最终导致骨坏死。Perthes病的发生与p53和bcl-2凋亡基因相关。

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