大鼠酒精性股骨头坏死模型中骨细胞程序性坏死的研究

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目的构建关于酒精性股骨头坏死动物模型,并通过程序性坏死抑制剂(Nec-1s)和凋亡抑制剂(z VAD)的干预来探究骨细胞程序性坏死(necroptosis)和凋亡(apoptosis)是否参与了股骨头坏死的病理过程。方法模型建立:给予大鼠烈性白酒(含体积分数56%乙醇)10 m L/(kg·d)连续灌胃12周,分别于灌胃4、8、12周三个时间点取单侧股骨头标本进行组织病理学观察,确定造模成功后进行下一步实验。药物干预:取健康四月龄雄性SD大鼠60只,共分为四组:空白对照组(12只)、模型组(16只)、Nec-1s组(16只)、z VAD组(16只)。其中空白对照组不进行酒精性股骨头坏死造模,仅灌胃生理盐水。模型组、Nec-1s组和z VAD组按照上述方法进行造模,Nec-1s组同时静脉注射Nec-1s,z VAD组同时静脉注射z VAD,空白对照组和模型组注射相同毫升的生理盐水,分别于连续干预4、8、12周三个时间点称量体重、进行Micro-CT扫描,并取双侧股骨头标本待检。测量大鼠右股骨骨密度(BMD)、骨量/总体积(BV/TV)、小梁厚度(Tb.Th)、骨小梁分离度(Tb.Sp)。12周采用HE染色分析骨组织形态变化,计算骨细胞(N.Ot)数量。在对骨细胞凋亡程度进行测算时选择原位末端标记法(TUNEL),分别采用免疫组化和Western blot法检测骨组织中Rip1、Rip3、Caspase 8的表达,并予以统计分析。结果造模结果:造模结果显示模型组大鼠食欲减退、毛发无光泽、活动减少、呈弓背形、反应迟钝,并可见肝脏体积增大呈黄褐色,显微镜下可见软骨层较薄,伴有明显的坏死病灶,骨细胞形态呈弯月形,“外周化”明显,且骨小梁稀疏,排列紊乱,结构间距出现变大现象,空缺骨陷窝和骨坏死发生率显著高于对照组,说明该方法造模成功。干预结果(1)体重:Nec-1s组、z VAD组与空白对照组体重差异无统计学意义(p>0.05)且显著高于模型组(p<0.05)。(2)Micro-CT扫描结果:Nec-1s组、z VAD与空白对照组大鼠骨密度、骨小梁体积(BV/TV)、小梁厚度(Tb.Th)、鼠骨细胞数量(N.Ot)差异无统计学意义(p>0.05),且显著高于模型组(p<0.05);Nec-1s组、z VAD与空白对照组大鼠小梁分离度差异无统计学意义(p>0.05),且显著低于模型组(p<0.05)。(3)HE染色:模型组在4周开始出现少许骨小梁稀疏;8周时骨小梁变细、稀疏、结构出现紊乱、少数骨小梁出现断裂,可见坏死病灶;12周时可见明显股骨头的坏死病灶,显微镜下可见骨小梁明显稀疏、骨小梁断裂,细胞核变形为弯月状,呈现“外周化”改变,结缔组织充填。Nec-1s组、z VAD组和空白对照组HE染色结果无明显变化,可见骨小梁排列基本整齐,骨结构基本规则,骨细胞形态正常,髓腔内骨髓组织正常,骨小梁没有出现显著的改变,也不存在空骨陷窝的情况。(4)TUNEL检测结果:Nec-1s组、z VAD与空白对照组大鼠骨细胞凋亡百分比差异无统计学意义(p>0.05),且显著低于模型组(p<0.05)。(5)免疫组化与Western blot结果:空白对照组大鼠RIP1、RIP3、Caspase-8表达无显著变化(p>0.05);模型组大鼠RIP1、RIP3、Caspase-8表达显著升高(p<0.05)。Nec-1s组RIP1表达无显著变化且与空白对照组比较差异无统计学意义(p>0.05),Nec-1s组RIP3和Caspase-8表达显著高于空白对照组(p>0.05)。z VAD组Caspase-8表达无显著变化且与空白对照组比较差异无统计学意义(p>0.05),z VAD组RIP1、RIP3表达显著高于对照组(p<0.05)。结论(1)给予大鼠烈性白酒(含体积分数56%乙醇)10 m L/(kg·d)连续灌胃12周可以成功制造酒精性股骨头坏死模型;(2)程序性坏死(necroptosis)和凋亡(apoptosis)均参与了股骨头坏死的病理过程;程序性坏死抑制剂(Nec-1s)可以抑制RIP1的表达来调控程序性坏死,但对RIP3无影响;凋亡抑制剂(z VAD)可以抑制Caspase-8的表达来调控凋亡,但对RIP1、RIP3无影响;(3)当依赖Caspase途径的凋亡通路被抑制时,程序性坏死是骨细胞坏死的主要途径之一。
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