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氧化应激促进成骨细胞铁死亡介导激素性股骨头坏死的病理过程

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中国组织工程研究 2024年第20期28卷 3202-3208页

作者：章家皓刘予豪周驰莫亮方汉军陈镇秋广州中医药大学广东省广州市510405 广州中医药大学第一附属医院广东省广州市510405

背景:研究表明,糖皮质激素诱发股骨头坏死过程中骨代谢失衡与氧化应激密切相关。目的:探究氧化应激诱导成骨细胞铁死亡、促进成骨细胞凋亡、参与激素性股骨头坏死的病理机制。方法:收集47例激素性股骨头坏死患者的一般资料、血清标本和... 详细信息

背景:研究表明,糖皮质激素诱发股骨头坏死过程中骨代谢失衡与氧化应激密切相关。目的:探究氧化应激诱导成骨细胞铁死亡、促进成骨细胞凋亡、参与激素性股骨头坏死的病理机制。方法:收集47例激素性股骨头坏死患者的一般资料、血清标本和6例股骨头标本,根据ARCO分期标准将血清标本分为ARCOⅡ期、Ⅲ期及Ⅳ期,股骨头标本分为ARCOⅢ期及Ⅳ期。检测血清中丙二醛、超氧化物歧化酶1水平;通过DIA蛋白定量测序、免疫蛋白印迹试验及碱性磷酸检测并验证患者股骨头中超氧化物歧化酶1、谷胱甘肽过氧化物酶4、Bcl-2蛋白的表达。结果与结论:①激素性股骨头坏死患者的ARCO分期与年龄、性别、侧别无关;②ARCOⅢ期患者血清中丙二醛、超氧化物歧化酶1水平较Ⅱ期、Ⅳ期高;③在坏死区域与正常区域对比中,DIA蛋白定量测序结果显示,差异蛋白的功能主要与氧化还原相关,其中坏死区域中超氧化物歧化酶1、谷胱甘肽过氧化物酶4、Bcl-2蛋白表达较正常区域低,且ARCOⅣ期低于Ⅲ期;Western blot验证了DIA蛋白定量结果,且坏死区域中碱性磷酸酶活性低于正常区域,Ⅳ期低于Ⅲ期;④在坏死区域与硬化带区域中,差异蛋白的功能同样与氧化还原相关,且坏死区域中超氧化物歧化酶1、谷胱甘肽过氧化物酶4、Bcl-2蛋白表达及碱性磷酸酶活性较硬化带区域低,且Ⅳ期低于Ⅲ期;⑤结果说明,糖皮质激素可通过上调氧化应激水平,诱导成骨细胞铁死亡的发生,抑制成骨功能,影响激素性股骨头坏死的进展。

关键词：氧化应激铁死亡成骨细胞激素性股骨头坏死 SOD1 GPX4

尿石素A介导p38/MAPK通路抑制破骨细胞活性

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中国组织工程研究 2024年第8期28卷 1149-1154页

作者：黄浩然凡一诺卫杨文祥江梦钰方汉军王海彬陈镇秋刘予豪周驰广州中医药大学第一附属医院广东省广州市510405 广州中医药大学第三附属医院广东省广州市510378

背景:过度活跃的破骨细胞可破坏骨稳态,并在骨质疏松、脆性骨折、骨关节炎等相关性骨骼疾病的病理机制中起重要作用。研究证实,鞣花酸和鞣花单宁有抑制破骨细胞分化的潜能,尿石素A作为其天然代谢产物,具有抗氧化、抗炎、抗增殖及抗癌作... 详细信息

背景:过度活跃的破骨细胞可破坏骨稳态,并在骨质疏松、脆性骨折、骨关节炎等相关性骨骼疾病的病理机制中起重要作用。研究证实,鞣花酸和鞣花单宁有抑制破骨细胞分化的潜能,尿石素A作为其天然代谢产物,具有抗氧化、抗炎、抗增殖及抗癌作用,但其对破骨细胞分化的影响及其潜在的分子机制尚不清楚。目的:探讨尿石素A对核因子κB受体活化因子配体诱导破骨细胞分化的影响及作用机制。方法:体外培养稳定生长的小鼠单核巨噬细胞白血病细胞(RAW264.7),使用细胞毒性MTS实验检测不同浓度尿石素A(0,0.1,0.5,1.5,2.5μmol/L)对RAW264.7细胞的毒性,筛选出安全作用浓度。再使用不同浓度的尿石素A干预核因子κB受体活化因子配体诱导的RAW264.7细胞体外分化过程,进行抗酒石酸酸性磷酸酶染色和肌动蛋白环及细胞核染色,观察尿石素A对破骨细胞形成和功能的影响。最后通过Western Blot及RT-qPCR实验,观察尿石素A干预后丝裂原活化蛋白激酶信号通路中上下游基因和蛋白的表达情况。结果与结论:①尿石素A呈浓度依赖性地抑制体外破骨细胞分化及肌动蛋白环形成,2.5μmol/L的抑制作用最强;②尿石素A可抑制与破骨形成及骨吸收相关的Nfatc1、Ctsk、Mmp9、Atp6v0d2基因的表达及Nfatc1、Ctsk蛋白的合成;③尿石素A可通过抑制p38蛋白的磷酸化,抑制丝裂原活化蛋白激酶信号通路传导,从而抑制破骨细胞的活性。

关键词：尿石素A 破骨细胞 MAPK p38 RANKL

线粒体动力学相关蛋白影响破骨细胞分化机制探讨

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中华关节外科杂志（电子版） 2024年第1期18卷 60-68页

作者：周月惠江梦钰薛宇轩卫杨文祥凡一诺万子艺刘予豪陈镇秋周驰广州中医药大学第一临床医学院 510405 广州中医药大学岭南医学研究中心 510388 广州中医药大学第三附属医院 510378 广州中医药大学第一附属医院 510405 广州中医药大学茂名医院(茂名市中医院) 525022

目的探讨发动蛋白相关蛋白1(DRP1)通过调节线粒体动力学对破骨细胞分化的影响。方法体外培养稳定生长的小鼠单核巨噬细胞白血病细胞(RAW264.7)。将细胞分为正常组、模型组[核因子受体配体激活因子(RANKL)]、实验组[RANKL+线粒体分裂抑制... 详细信息

目的探讨发动蛋白相关蛋白1(DRP1)通过调节线粒体动力学对破骨细胞分化的影响。方法体外培养稳定生长的小鼠单核巨噬细胞白血病细胞(RAW264.7)。将细胞分为正常组、模型组[核因子受体配体激活因子(RANKL)]、实验组[RANKL+线粒体分裂抑制剂1(Mdivi-1)]。使用细胞毒性实验对不同浓度的DRP1抑制剂(Mdivi-1)作用于RAW264.7细胞的结果进行分析,得出安全有效浓度。通过抗酒石酸酸性磷酸酶(TRAP)染色、肌动蛋白环染色和Western Blot实验,观察DRP1对体外破骨细胞分化过程的调控关系。通过透射电镜、流式细胞术和线粒体膜电位荧光探针(JC-1)检测DRP1在破骨细胞分化过程中对线粒体形态、动力学改变的重要作用。TRAP阳性细胞数、肌动蛋白环面积值、JC-1荧光强度及Western Blot结构数据均采用方差分析。结果细胞计数试剂盒(CCK-8)结果显示10μmol/L及以下浓度的Mdivi-1对RAW264.7细胞无明显毒性作用(F=319,P<0.001),所以选取10μmol/L浓度的Mdivi-1干预RAW264.7破骨分化进程。在TRAP染色中发现10μmol/L的Mdivi-1会明显抑制破骨细胞分化,且TRAP阳性细胞数目及破骨细胞的面积明显减少(F=391.7,P<0.0001)。肌动蛋白环染色结果表明,与模型组比,RANKL+Mdivi-1组的破骨细胞数量及肌动蛋白环的面积明显变小(F=321.5、1444,均为P<0.001)。扫描透射电镜观察,与对照相比,RANKL+Mdivi-1组线粒体分裂明显减少。通过Western Blot实验,10μmol/L浓度的Mdivi-1会明显抑制线粒体动力学相关蛋白及破骨细胞分化相关蛋白的表达,包括DRP1、T细胞核因子c1(NFATc1)、组织蛋白酶K(CTSK)(F=317.8、3510、6404,均为P<0.001)。JC-1荧光实验结果发现,与模型组相比,异常的线粒体膜电位表达有所恢复(F=2917,P<0.001)。结论线粒体分裂蛋白DRP1通过影响破骨细胞表面肌动蛋白环的形成参与调节破骨分化;DRP1通过改变线粒体形态和线粒体动力学参与调节破骨分化。

关键词：线粒体线粒体动力学破骨细胞

基于生信分析构建骨质疏松氧化应激相关miRNA-mRNA调控网络

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华中科技大学学报（医学版） 2023年第5期52卷 641-648页

作者：莫亮王章正马超何伟周驰刘予豪广州中医药大学第一附属医院骨科广州510405 广州中医药大学第二附属医院骨科广州510120 广东省中医骨伤研究所广州510378

目的构建miRNA-mRNA调控网络,整合分析骨质疏松发病过程中氧化应激相关基因的潜在作用及微小核糖核酸(micro-ribonucleic acid,miRNA)和下游信使核糖核酸(messenger RNA,mRNA)的表达关系。方法从GEO公共数据库下载基因表达芯片GSE74209... 详细信息

目的构建miRNA-mRNA调控网络,整合分析骨质疏松发病过程中氧化应激相关基因的潜在作用及微小核糖核酸(micro-ribonucleic acid,miRNA)和下游信使核糖核酸(messenger RNA,mRNA)的表达关系。方法从GEO公共数据库下载基因表达芯片GSE74209和GSE35958,应用GEO2R获得差异基因(differentially expressed genes,DEGs)和差异miRNA(differentially expressed miRNAs,DEMs);在AmiGO数据库获得氧化应激相关mRNA及miRNA,相互映射后分别获得骨质疏松氧化应激相关DEGs和DEMs;应用Metascape数据库对氧化应激相关DEGs进行富集分析;利用STRING数据库和Cytoscape软件建立蛋白相互作用网络(PPI network);应用CytoHubba插件识别关键基因并在基因芯片GSE35956中验证关键基因的表达;通过miRTarbase数据库预测miRNA靶点,将其同氧化应激相关DEGs比对后构建miRNA-mRNA调控网络。结果在GSE35958中共获得86个氧化应激相关DEGs,其中包括69个上调基因和17个下调基因,KEGG富集分析发现其富集通路主要包括活性氧通路、癌症通路、破骨细胞分化通路和细胞凋亡通路等,GO富集分析发现主要富集在氧化应激相关功能中。通过PPI网络分析筛选得到12个关键基因,其中EGFR、FOXO3、FYN、AKT1、APP和TXN的表达趋势在芯片GSE35956中进一步得到验证。在GSE74209获得5个上调氧化应激相关DEMs,最终筛选出4个miRNA及31个mRNA组成调控网络。结论该研究构建了骨质疏松氧化应激相关miRNA-mRNA调控网络,为抗氧化应激治疗骨质疏松提供了可借鉴的思路和方法。

关键词：骨质疏松氧化应激生物信息学非编码RNA

股骨头坏死保髋手术对后续全髋关节置换的影响

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中国组织工程研究 2023年第22期27卷 3594-3601页

作者：王章正莫亮周驰刘予豪严泓松何伟广州中医药大学第一附属医院广东省广州市510405 广州中医药大学髋关节研究中心广东省广州市510405 广东省中医骨伤研究院广东省广州市510378

背景:保留髋关节手术是目前治疗年轻早期股骨头坏死的重要手段,但保髋手术种类较多且各类术式都存在自身的局限性以及难以避免的失败率,部分患者在接受了保髋手术治疗后效果欠佳,而在后续治疗中不得不接受全髋关节置换。目的:文章就治... 详细信息

背景:保留髋关节手术是目前治疗年轻早期股骨头坏死的重要手段,但保髋手术种类较多且各类术式都存在自身的局限性以及难以避免的失败率,部分患者在接受了保髋手术治疗后效果欠佳,而在后续治疗中不得不接受全髋关节置换。目的:文章就治疗股骨头坏死的各类保髋手术对后续全髋关节置换影响的研究进展情况作一综述。方法:以“股骨头坏死、保髋手术、髓芯减压、骨移植、截骨、钽棒植入、髋关节表面置换”为中文检索词,以“Osteonecrosis of the femoral head,Hip-preservation surgery,Core decompression,Bone grafting,Osteotomy,Porous tantalum implantation,Hip resurfacing arthroplasty”为英文检索词,分别检索中国知网、PubMed数据库以及Embase数据库。通过阅读文题和摘要进行初步筛选;排除重复性研究、低质量期刊及内容不相关的文献,最后纳入58篇文献进行综述。结果与结论:(1)目前临床应用的保髋术式主要包括髓芯减压、非血管化植骨、带血运的植骨及截骨和钽棒植入等几大类。不同保髋术式各有其特点,对后续全髋关节置换影响也存在差异。(2)单纯的髓芯减压作为“微创”手术对后续全髋关节置换影响较小,但其可能改变转子间区域骨结构,增加了全髋关节置换中骨折的风险。(3)骨移植的植入骨材料(特别是移植腓骨)残留影响到全髋关节置换中开髓、扩髓以及股骨柄假体放置,而带血运的植骨(特别是带肌骨瓣植骨)增大了软组织的创伤,不利于全髋关节置换后髋关节功能恢复。(4)截骨造成了更大的局部软组织创伤和股骨畸形,对后续全髋关节置换影响最大。截骨后续全髋关节置换具有较高难度,以对后续全髋关节置换影响作为参考依据,截骨较其他保髋术式存在劣势。(5)钽棒植入存在植入物去除增加后续全髋关节置换难度的问题,且尽管研究发现其残留钽碎片短期内不会增加假体的线性磨损率,但残留钽碎片中长期的影响仍存在担忧。(6)虽然各类保髋术式均在一定程度上增加了后续全髋关节置换的难度,但文献报道结果总体上是积极的,尚未有不利于全髋关节置换假体存活率和髋关节功能的文献报道,全髋关节置换仍可作为保髋失败后的可靠治疗手段。

关键词：股骨头坏死保髋手术全髋关节置换植骨髓心减压钽股骨腓骨

基于深度迁移学习模型实现股骨头坏死与其他髋部疾病的X线片鉴别诊断

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中华骨科杂志 2023年第1期43卷 72-80页

作者：黄泽青刘予豪方汉军陈海诚王海彬陈镇秋周驰广州中医药大学第一附属医院三骨科广州510405

目的采用深度迁移学习方法实现基于正位X线图像的股骨头坏死(osteonecrosis of femoral head,ONFH)、发育性髋关节发育不良(developmental dysplasia of hip,DDH)与其他常见髋关节疾病的鉴别诊断。方法回顾性收集2018年1月至2020年12月... 详细信息

目的采用深度迁移学习方法实现基于正位X线图像的股骨头坏死(osteonecrosis of femoral head,ONFH)、发育性髋关节发育不良(developmental dysplasia of hip,DDH)与其他常见髋关节疾病的鉴别诊断。方法回顾性收集2018年1月至2020年12月在广州中医药大学第一附属医院就诊的ONFH、DDH及原发性髋关节骨关节炎、非感染性炎性髋关节病、股骨颈骨折等髋关节疾病患者的髋关节正位X线图像,建立临床数据集。通过图像旋转、翻转形式的数据增强方法扩展数据集,然后将数据集随机平分为训练集和测试集。将可迁移归一化技术引入ResNet-152深层神经网络模型,替换原有的批归一化技术,建立新的深度迁移学习模型。通过训练集训练该模型,随后评价该模型在测试集基于髋关节正位X线图像实现人工智能区分ONFH、DDH及其他髋关节疾病的效果。结果临床数据集共纳入1024髋的正位X线图像,共计542髋ONFH、296髋DDH、186髋其他髋关节疾病(原发性骨关节炎56髋、非感染性炎性髋关节病85髋、股骨颈骨折45髋)。通过数据增强方法扩展为包含6144髋的数据集。在训练集上对深度迁移学习模型进行100050次训练。该模型区分ONFH及其他髋关节疾病的二分类准确率最佳值达95.80%,区分ONFH、DDH及其他髋关节疾病的三分类准确率最佳值达91.40%。模型重复训练至50000次后分类准确率达到平台期。二分类及三分类任务平台期的准确率平均为95.35%[95%CI(95.33%,95.37%)]和90.85%[95%CI(90.82%,90.87%)]。结论深度迁移学习模型在初诊环节,可基于简便、经济的正位X线图像区分ONFH、DDH与其他的常见髋关节疾病。

关键词：人工智能深度学习诊断,鉴别股骨头坏死

破骨细胞介导的股骨头坏死骨髓水肿疼痛及塌陷机制

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西安交通大学学报（医学版） 2023年第6期44卷 950-957页

作者：莫亮王章正周驰陈镇秋王海彬徐家科刘予豪广州中医药大学广东广州510006 广州中医药大学第一附属医院广东广州510405 中国科学院深圳先进技术研究会深圳518053

目的探讨股骨头坏死(osteonecrosis of the femoral head,ONFH)出现骨髓水肿(bone marrow edema,BME)时疼痛及塌陷的病理机制。方法选取在广州中医药大学第一附属医院因ONFH行人工全髋关节置换的ARCOⅢ期病例,收集股骨头标本、临床及影... 详细信息

目的探讨股骨头坏死(osteonecrosis of the femoral head,ONFH)出现骨髓水肿(bone marrow edema,BME)时疼痛及塌陷的病理机制。方法选取在广州中医药大学第一附属医院因ONFH行人工全髋关节置换的ARCOⅢ期病例,收集股骨头标本、临床及影像学资料。根据术前1周MR资料将股骨头标本分为BME组和non-BME组。苏木精-伊红(HE)和天狼星红染色观察股骨头标本骨组织形态结构变化;Western blotting和q-PCR检测不同区域骨组织中CTSK、RANKL、Netrin-1的半定量表达。结果①影像学及临床资料结果表明,BME组患者VAS评分明显高于对照组。②HE染色发现,两组坏死区骨质结构絮乱,存在大量空骨陷窝;BME组肉芽组织明显,硬化区(修复区)可见大量梭形成纤维细胞及炎性细胞集聚。③天狼星红染色发现,BME组坏死区及硬化区存在大量胶原纤维。④Western blotting和q-PCR结果提示,BME组患者骨组织的坏死区、硬化区和正常区Netrin-1蛋白和基因的表达均高于non-BME组(P<0.05),BME组骨组织的坏死区、硬化区破骨相关蛋白和基因表达高于non-BME组(P<0.05)。结论髋关节疼痛与股骨头坏死BME呈正相关,过度活跃的破骨细胞参与BME时塌陷的发生,其分泌的Netrin-1蛋白上调介导相关疼痛机制。

关键词：股骨头坏死骨髓水肿疼痛塌陷破骨细胞 Netrin-1

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射干苷抑制破骨细胞分化的作用与机制

中国组织工程研究 2022年第17期26卷 2636-2641页

作者：黄发义刘予豪周驰黄浩然陈伟坚何伟王海彬广州中医药大学第一临床医学院广东省广州市510405 广州中医药大学第一附属医院广东省广州市510405 广州中医药大学附属广州市正骨医院广东省广州市510405

背景:核因子κB受体激活因子配体介导的Calcium/NFATc1通路激活在破骨细胞分化中发挥重要作用。射干苷可通过激活雌激素受体达到雌激素样作用,但目前尚缺乏其对破骨细胞分化及功能影响的相关报道。目的:探讨射干苷对破骨细胞的作用及其... 详细信息

背景:核因子κB受体激活因子配体介导的Calcium/NFATc1通路激活在破骨细胞分化中发挥重要作用。射干苷可通过激活雌激素受体达到雌激素样作用,但目前尚缺乏其对破骨细胞分化及功能影响的相关报道。目的:探讨射干苷对破骨细胞的作用及其机制。方法:体外培养小鼠骨髓巨噬细胞分化成熟后种入96孔板中(每孔为6×103个),分别加入5,10,20,30,40μmol/L的射干苷,观察对破骨细胞分化抑制作用,筛选出作用最强的射干苷浓度。分别以不同浓度的射干苷干预核因子κB受体激活因子配体诱导的破骨细胞体外分化过程,进行抗酒石酸酸性磷酸酶染色,观察射干苷对破骨细胞形成和功能的影响。通过钙离子振荡实验、Western Blot及RT-qPCR等实验,观察Calcium/NFATc1信号通路中上下游基因和蛋白的表达情况。实验方案经广州中医药大学第一临床医学院动物实验伦理委员会批准。结果与结论:(1)射干苷可抑制破骨细胞形成,且抑制作用呈剂量依赖性,40μmol/L的射干苷对破骨细胞分化抑制作用最强;(2)射干苷可抑制与破骨细胞形成相关的Acp5(TRAcP)基因以及c-Fos、Integrinβ3蛋白的表达,同时抑制与骨吸收功能相关的Ctsk、基质金属蛋白酶9基因以及转录蛋白的表达;(3)射干苷可抑制钙离子信号通道的开放频率及强度、抑制Ctr(Calcitonin Receptor)、Nfatc1基因及转录蛋白的表达;(4)结果说明:射干苷可通过核因子κB受体激活因子配体诱导的钙离子信号通道抑制Nfatc1基因及转录蛋白的表达,从而抑制破骨细胞的形成及骨吸收功能。

关键词：射干苷破骨细胞钙离子 NFATc1 细胞分化

股骨颈骨折内固定术后因素与股骨头坏死关系的分析

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中华关节外科杂志（电子版） 2022年第6期16卷 735-744页

作者：莫亮熊贤梅马超刘予豪陈镇秋何伟周驰广州中医药大学第一附属医院 510405 广州中医药大学骨伤科研究院 510378

目的采用Meta分析方法探讨股骨颈骨折内固定术后因素对股骨头坏死(ONFH)的影响,为临床术后康复和后续治疗提供依据。方法检索2000年1月至2021年3月中国知网、万方、维普数据库、PubMed、Cochrane图书馆及荷兰医学文摘(Embase)等数据库... 详细信息

目的采用Meta分析方法探讨股骨颈骨折内固定术后因素对股骨头坏死(ONFH)的影响,为临床术后康复和后续治疗提供依据。方法检索2000年1月至2021年3月中国知网、万方、维普数据库、PubMed、Cochrane图书馆及荷兰医学文摘(Embase)等数据库中有关股骨颈骨折行空心钉内固定手术后发生ONFH因素的相关研究,提取不同因素分组下发生ONFH患者数量;排除单一骨折类型、有严重内科合并症及动物实验等研究。采用纽卡斯尔渥太华评分(NOS)量表评价纳入研究的文献质量,并运用STATA 15.0软件对纳入研究的结局指标进行Meta分析。结果共纳入35项研究,均为病例对照研究。共计8465例股骨颈骨折患者,发生股骨头坏死1285例,总坏死率16%[95%置信区间(CI)(14%,17%)]。Meta分析结果显示,股骨颈骨折术后内固定取出组比内固定保留组ONFH发生率更高[比值比(OR)=1.96,95%CI(1.33,2.89)];内固定时间小于2年的患者较内固定时间大于2年的患者有更高坏死率[OR=1.83,95%CI(1.08,3.11)];术后3个月内下地负重是术后发生ONFH的危险因素[OR=1.64,95%CI(1.18,2.29)]。术后3~6个月下地负重和术后6个月后下地负重的ONFH发生率差异无统计学意义[OR=0.95,95%CI(0.74,1.22)]。结论临床上在对股骨颈骨折空心钉内固定术后患者的处理上,保留内固定及术后3个月内避免下地负重可能有效避免术后ONFH的发生,但将来尚需要更多的多中心大样本前瞻性研究及更深层次的生物力学和病理生理学研究加以证实。

关键词：股骨颈骨折股骨头坏死骨折固定术,内 Meta分析