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烟酰胺代谢相关基因与骨关节炎的关系探索

上海交通大学学报（医学版） 2024年第2期44卷 145-160页

作者：邓青松张长青陶诗聪上海交通大学医学院附属第六人民医院骨科上海200233 上海交通大学医学院附属第六人民医院临床医学院上海200233 上海交通大学医学院附属第六人民医院上海市四肢显微外科研究所上海200233

目的·利用生物信息学方法探索骨关节炎与烟酰胺代谢相关基因之间的关系,找到具有诊断价值和治疗潜力的关键基因。方法·以“Osteoarthritis”为检索词,在GEO数据库中获取GSE12021、GSE55235和GSE55457数据集,将GSE55457作为验证集。去... 详细信息

目的·利用生物信息学方法探索骨关节炎与烟酰胺代谢相关基因之间的关系,找到具有诊断价值和治疗潜力的关键基因。方法·以“Osteoarthritis”为检索词,在GEO数据库中获取GSE12021、GSE55235和GSE55457数据集,将GSE55457作为验证集。去除GSE12021和GSE55235数据集的批次效应后,得到标准化的合并数据集,将其作为训练集,并在训练集中筛选出差异表达基因(differentially expressed genes,DEGs)。在GeneCards数据库和MSigDB数据库中获取所有烟酰胺代谢相关基因(nicotinamide metabolism-related genes,NMRGs)。将DEGs与NMRGs取交集,得到烟酰胺代谢相关差异表达基因(nicotinamide metabolism-related differentially expressed genes,NMRDEGs)。对训练集进行基因集富集分析(gene set enrichment analysis,GSEA),对NMRDEGs进行基因本体(Gene Ontology,GO)、京都基因与基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)分析。通过LASSO(least absolute shrinkage and selection operator)和支持向量机(support vector machine,SVM)分析筛选出NMRDEGs关键基因,构建骨关节炎诊断模型,并用验证集GSE55457进行验证。通过单样本基因集富集分析(single sample gene set enrichment analysis,ssGSEA)分析免疫细胞的浸润类型。通过DGIdb数据库、ENCORI数据库和CHIPBase数据库对关键基因的mRNA进行相互作用网络和药物小分子预测。通过干扰小RNA(small interfering RNA,siRNA)敲降软骨细胞内NMRDEGs关键基因,用实时荧光定量聚合酶链反应(real-time fluorogenic quantitative polymerase chain reaction,RT-qPCR)检测关键基因敲降对软骨形成相关基因表达的影响。结果·发现了NAMPT、TIPARP等7个NMRDEGs。GO和KEGG分析富集到核因子κB信号通路和正向调节白细胞介素-1介导的信号通路等。GSEA富集到缺氧诱导因子-1转录因子通路(Hif1 Tfpathway)和多配体蛋白聚糖1(syndecan 1)通路等信号通路。LASSO分析和SVM分析共同筛选得到NPAS2、TIPARP和NAMPT关键基因并构建了骨关节炎诊断模型,验证集检验提示诊断模型诊断效果具有高准确度。ssGSEA免疫浸润分析的结果显示,巨噬细胞等15种免疫细胞存在显著差异(均P19的RNA结合蛋白。RT-qPCR结果显示,关键基因敲降会降低软骨形成相关基因的表达。结论·NPAS2、TIPARP和NAMPT为烟酰胺代谢相关的关键基因,可据此构建骨关节炎诊断模型。

关键词：骨关节炎烟酰胺代谢生物信息学诊断模型列线图

骨髓间充质干细胞来源小细胞外囊泡对骨质疏松症的改善作用

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上海交通大学学报（医学版） 2023年第4期43卷 406-416页

作者：李旭冉陶诗聪郭尚春上海交通大学医学院附属第六人民医院骨科上海200233 上海交通大学医学院六院临床医学院上海200233 上海交通大学医学院附属第六人民医院四肢显微外科研究所上海200233

目的·探究人骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cell,BMSC)来源的小细胞外囊泡(small extracellular vesicle,sEV)对小鼠破骨细胞分化和巨噬细胞极化的调控作用,以及对骨质疏松症小鼠的影响。方法·培养BMSC并通过差速离... 详细信息

目的·探究人骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cell,BMSC)来源的小细胞外囊泡(small extracellular vesicle,sEV)对小鼠破骨细胞分化和巨噬细胞极化的调控作用,以及对骨质疏松症小鼠的影响。方法·培养BMSC并通过差速离心法提取sEV,通过透射电子显微镜(transmission electron microscope,TEM)及纳米颗粒跟踪分析技术(nanoparticle tracking analysis,NTA)鉴定得到的sEV。通过巨噬细胞集落刺激因子(macrophage colony-stimulating factor,M-CSF)及核因子κB受体激活蛋白配体(receptor activator of nuclear factor-κB ligand,RANKL)刺激RAW264.7细胞以诱导形成破骨细胞,通过抗酒石酸酸性磷酸酶(tartrate-resistant acid phosphatase,TRAP)染色及鬼笔环肽染色检测sEV对破骨细胞分化的调控作用。通过荧光定量PCR检测sEV对破骨细胞标志基因环磷腺苷效应元件结合蛋白(cAMPresponse element binding protein,CREB)、组织蛋白酶K(cathepsin K,CTSK)及c-Jun(Jun proto-oncogene)mRNA表达量的影响。使用脂多糖刺激RAW264.7细胞极化为M1型巨噬细胞;使用白细胞介素-4(interleukin-4,IL-4)及IL-13刺激RAW264.7细胞极化为M2型巨噬细胞。利用流式细胞术检测sEV对M1及M2型巨噬细胞极化的影响。通过微计算机断层扫描成像(micro-computed tomography,micro-CT)及TRAP染色观察sEV对骨质疏松症小鼠模型腰椎骨组织的影响。结果·TEM及NTA结果显示分离得到的sEV具有典型的球状结构,直径为30~150 nm。TRAP染色及鬼笔环肽染色结果显示,BMSC来源的sEV能够有效抑制RAW264.7细胞融合形成破骨细胞。PCR结果表明sEV能够降低CREB、CTSK和c-Jun mRNA的表达量(均P<0.05)。流式细胞术分析表明,BMSC来源的sEV能够抑制RAW264.7细胞极化为M1型巨噬细胞,促进其极化为M2型巨噬细胞。Micro-CT检测结果显示,sEV干预后模型小鼠腰椎骨小梁数量和骨体积分数显著高于未干预小鼠(均P<0.05);TRAP染色结果显示,sEV干预后腰椎组织中的破骨细胞数量减少。结论·人BMSC来源的sEV可以延缓骨质疏松小鼠的骨质流失,这可能与其抑制小鼠破骨细胞分化及促进M2型巨噬细胞极化的作用有关。

关键词：骨髓间充质干细胞小细胞外囊泡骨质疏松症破骨细胞巨噬细胞极化

通过PINK1/Parkin通路增强的线粒体自噬在骨关节炎治疗中的应用研究进展

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中华物理医学与康复杂志 2023年第8期45卷 761-768页

作者：刘珀霖陶诗聪郭尚春上海交通大学医学院上海200025 上海交通大学医学院附属第六人民医院骨科上海200233 上海市四肢显微外科研究所上海200233

自噬是细胞通过溶酶体机制将受损细胞结构成分降解并再利用的一种自然、保守的能量动态循环过程。线粒体自噬是自噬的一种形式,指受损或失去功能的线粒体被自噬小体选择性吞噬,随后被溶酶体降解的过程,从而维持线粒体质量和内环境的稳... 详细信息

自噬是细胞通过溶酶体机制将受损细胞结构成分降解并再利用的一种自然、保守的能量动态循环过程。线粒体自噬是自噬的一种形式,指受损或失去功能的线粒体被自噬小体选择性吞噬,随后被溶酶体降解的过程,从而维持线粒体质量和内环境的稳定。骨关节炎(OA)是骨科常见的一种慢性退行性疾病,也叫退行性关节炎,是导致中老年人群活动受限的主要原因。近年来,关于线粒体自噬调控机制以及与疾病关联的研究不断增加。目前已证明,软骨细胞线粒体自噬与OA的发生密切相关。本文聚集于线粒体自噬及其与OA的联系,论述了经典线粒体自噬通路——PINK1/Parkin通路在骨关节炎治疗中的应用研究进展,以及未来治疗OA的可能的方向。

关键词：自噬线粒体自噬骨关节炎软骨细胞 PINK1/Parkin

光生物调节治疗骨关节炎的抗氧化机制及应用研究进展

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中华物理医学与康复杂志 2023年第7期45卷 667-670页

作者：李旭冉郭尚春陶诗聪上海交通大学医学院附属第六人民医院骨科上海200233 上海市四肢显微外科研究所上海200233 上海交通大学医学院六院临床医学院外科教研室上海200233

骨关节炎是一种常见的退行性疾病,发病机制与活性氧(ROS)积累相关,目前缺少较好的临床治疗及疾病管理方案。光生物调节(PBM)治疗是一种新兴的康复治疗技术,可以提高线粒体膜电位,减少ROS积累,调节细胞代谢稳态,在骨关节炎康复治疗中已... 详细信息

骨关节炎是一种常见的退行性疾病,发病机制与活性氧(ROS)积累相关,目前缺少较好的临床治疗及疾病管理方案。光生物调节(PBM)治疗是一种新兴的康复治疗技术,可以提高线粒体膜电位,减少ROS积累,调节细胞代谢稳态,在骨关节炎康复治疗中已有广泛研究。PBM具有无创、便捷等优点,有着广泛的临床应用前景,但现阶段PBM治疗缺少较为统一的治疗方案,其中一些关键参数的设定仍缺少标准。本文回顾了软骨细胞ROS的积累机制,阐述了PBM治疗通过改善线粒体功能,减轻ROS积累而产生的治疗作用,并汇总了PBM治疗在骨关节炎治疗中的临床研究进展,以期为PBM在骨关节炎中的应用提供参考。

关键词：骨关节炎光生物调节活性氧康复治疗

Multiloc髓内钉与PHILOS钢板治疗肱骨近端三部分骨折的有限元分析比较研究

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国际骨科学杂志 2023年第3期44卷 190-197页

作者：高远张长青陶诗聪上海交通大学医学院附属第六人民医院骨科 200233 上海市四肢显微外科研究所 200233

目的采用有限元分析研究对比Multiloc髓内钉系统与肱骨近端内固定锁定钢板系统(PHILOS)内固定治疗肱骨近端三部分骨折的生物力学性能差异,以及距螺钉对两种内固定系统的影响。方法先用CT扫描1例人工合成肱骨,根据扫描所得图像采用软... 详细信息

目的采用有限元分析研究对比Multiloc髓内钉系统与肱骨近端内固定锁定钢板系统(PHILOS)内固定治疗肱骨近端三部分骨折的生物力学性能差异,以及距螺钉对两种内固定系统的影响。方法先用CT扫描1例人工合成肱骨,根据扫描所得图像采用软件构建数字肱骨模型,并对数字肱骨进行模拟截骨制作肱骨近端三部分骨折模型,然后使用软件制作内固定模型。将上述骨折模型与内固定模型进行装配后,进行网格化处理等步骤。最后通过有限元模拟计算方法在轴向、外展20°和内收20°条件下对Multiloc髓内钉系统(采用或不采用距螺钉)及PHILOS钢板系统(采用或不采用距螺钉)进行计算分析,以对比4种内固定方案的生物力学差异。结果对于Multiloc髓内钉系统,无论是否采用距螺钉,在轴向、外展20°和内收20°时,其冯米塞斯应力(VMS)均优于采用距螺钉的PHILOS钢板系统,仅是采用距螺钉的PHILOS钢板系统最大VMS的1/4~1/3。同时,Multiloc髓内钉系统除了在内收20°的条件下肱骨最大位移略大于PHILOS钢板系统外,在其他情况下其在肱骨最大位移、骨各部分之间位移和内固定物位移上都小于PHILOS钢板系统。距螺钉对Multiloc髓内钉系统内固定物VMS和位移影响较小,而距螺钉对PHILOS钢板系统内固定物位移影响较大。结论对于肱骨近端三部分骨折,不采用距螺钉的Multiloc髓内钉系统内固定的生物力学性能即可达到甚至优于采用距螺钉的PHILOS钢板系统。距螺钉对PHILOS钢板的力学稳定性非常必要,但对Multiloc髓内钉力学影响不大,不采用距螺钉的Multiloc髓内钉通过主钉及锁定螺钉组成的系统即可达到较理想的效果。

关键词：肱骨近端三部分骨折髓内钉锁定加压钢板生物力学有限元分析

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骨细胞与骨衰老

国际骨科学杂志 2023年第1期44卷 1-4页

作者：高远张长青陶诗聪上海交通大学医学院附属第六人民医院骨科 200233 上海市四肢显微外科研究所 200233

随着预期寿命的持续增加,老龄人口占我国总人口的比例持续上升,跌倒也成为老年人最常见的创伤原因。衰老会进一步加剧骨量流失,导致与衰老相关的常见疾病骨质疏松症,进而增加老年人骨折的患病率和严重程度。骨细胞在调节骨稳态与骨组织... 详细信息

随着预期寿命的持续增加,老龄人口占我国总人口的比例持续上升,跌倒也成为老年人最常见的创伤原因。衰老会进一步加剧骨量流失,导致与衰老相关的常见疾病骨质疏松症,进而增加老年人骨折的患病率和严重程度。骨细胞在调节骨稳态与骨组织衰老进程中有着不可或缺的作用,骨细胞自身的衰老与凋亡会导致骨骼力学性能下降和骨量丢失。该文就骨细胞在骨衰老中的作用进行综述,以期为以骨细胞作为衰老相关疾病靶点的治疗方法提供新的思路。

关键词：骨细胞细胞衰老骨质疏松抗衰老

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骨关节炎免疫工程治疗策略

国际骨科学杂志 2023年第2期44卷 104-109页

作者：邓青松张长青陶诗聪上海交通大学医学院附属第六人民医院骨科 200233 上海市四肢显微外科研究所 200233

骨关节炎是常见的慢性退行性关节疾病之一,以关节软骨损坏、软骨下骨改变、骨赘形成和关节滑膜炎症为主要病理特征。目前越来越多的研究表明免疫因素在骨关节炎发病中起着关键作用,而目前调节骨关节炎免疫的治疗药物和给药方式依旧有限... 详细信息

骨关节炎是常见的慢性退行性关节疾病之一,以关节软骨损坏、软骨下骨改变、骨赘形成和关节滑膜炎症为主要病理特征。目前越来越多的研究表明免疫因素在骨关节炎发病中起着关键作用,而目前调节骨关节炎免疫的治疗药物和给药方式依旧有限,难以做到靶向性强、不良反应小且作用时间长。骨关节炎免疫工程治疗策略不仅可以通过生物材料自身作用或递送免疫调节分子起到增加关节炎治疗的靶向性和持久性的作用,而且可以通过调节或模拟间充质干细胞和巨噬细胞等关节内常驻细胞,恢复常驻细胞群的数量及作用,实现对骨关节炎免疫环境的精确控制。该文就骨关节炎免疫工程治疗策略进行综述。

关键词：骨关节炎炎症免疫调节

基于聚丙烯酸的纳米复合材料的制备及其产后大出血的栓塞性能

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复合材料学报 2024年

作者：陶诗缪昭华查正宝合肥工业大学食品与生物工程学院

产后出血(Postpartum hemorrhag， PPH)是一种严重的产科并发症，死亡率占所有产科并发症的25%。经导管动脉栓塞术( Transcatheter Arterial Embolization， TAE)已被证明能快速有效地控制顽固性产后出血。明胶海绵颗粒栓塞剂(Gelatin)... 详细信息

产后出血(Postpartum hemorrhag， PPH)是一种严重的产科并发症，死亡率占所有产科并发症的25%。经导管动脉栓塞术( Transcatheter Arterial Embolization， TAE)已被证明能快速有效地控制顽固性产后出血。明胶海绵颗粒栓塞剂(Gelatin)作为PPH常用的介入栓塞剂，但往往很难成功地完全阻塞受伤的血管，因此在控制活动性出血如假性动脉瘤的表现不尽人意。由聚丙烯酸(Polyacrylic acid， PAA)、二维层状双氢氧化物(Layered double hydroxide， LDH)和聚乙二醇(Polyethylene glycol， PEG200)为原料的液体栓塞剂(PAA-LDH@PEG200)遇水可迅速固化形成水凝胶实现血管完全地闭塞。在体外闭塞模型中，该纳米复合材料PAA-LDH@PEG200在不同直径的管道中移位压力最高达150 kPa，远高于Gelatin闭塞导致的移位压力。此外，PAA-LDH@PEG200表现出良好的生物相容性和体内外可生物降解性。结果表明，所制备的液体栓塞剂有望替代明胶海绵颗粒成为产后大出血治疗的新一代栓塞剂。

关键词：生物医药产后出血经导管动脉栓塞术聚丙烯酸液体栓塞剂纳米复合材料

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胞外囊泡在细菌致病机制中作用的研究进展

中国修复重建外科杂志 2018年第12期32卷 1597-1604页

作者：郭尚春赵丽萍陶诗聪张长青上海交通大学附属第六人民医院四肢显微外科研究所上海200233 上海交通大学材料与工程学院上海200240 上海交通大学附属第六人民医院骨科上海200233

目的对细菌来源的胞外囊泡(extracellular vesicles,EVs)所含生物活性物质及其在介导细菌-细菌间和细菌-宿主间相互作用中的机制进行综述,并分析其对临床植入物感染防治的指导意义。方法广泛查阅近年来国内外细菌来源EVs相关的文献,并... 详细信息

目的对细菌来源的胞外囊泡(extracellular vesicles,EVs)所含生物活性物质及其在介导细菌-细菌间和细菌-宿主间相互作用中的机制进行综述,并分析其对临床植入物感染防治的指导意义。方法广泛查阅近年来国内外细菌来源EVs相关的文献,并进行分析和总结。结果无论是革兰阴性菌(G–菌)还是革兰阳性菌(G+菌)都能分泌包含了多种生物活性物质(如蛋白质、脂质、核酸和毒力因子)的EVs,可以介导细菌-细菌间和细菌-宿主间的相互作用,并在细菌的致病机制和生物膜形成等方面发挥重要作用。结论细菌来源的EVs包含的生物活性物质,在细菌感染性疾病的致病机制中发挥着重要作用,深入研究和理解其致病机制,可以为临床早期诊断、预防和治疗植入物感染等提供新思路。但目前该领域研究还处于初级阶段,相关机制尚需深入研究。

关键词：胞外囊泡外泌体感染革兰阴性菌革兰阳性菌致病机制