文獻信息

近日，昆明醫科大學第一附屬醫院骨科、中國云南昆明醫科大學等單位的研究成果“Mesenchymal stem cells prevent ovariectomy-induced osteoporosis formation in mice through intraosseous vascular remodeling（骨髓間充質干細胞通過骨內血管重塑預防去卵巢小鼠骨質疏松形成）在雜志BIOCHEMICAL AND BIOPHYSICAL RESEARCH COMMUNICATIONS上發表。平生公司的離活一體CT（NEMO）在論文中提供了重要的小鼠股骨圖像和定量分析。

該研究的通訊作者為何飛，共同第一作者為王偉舟、王旸昊、唐志宏。

文獻背景：

間充質干細胞（MSCs）可以促進成骨，是治療絕經后骨質疏松癥的一種很有前景的方法。然而，在絕經后骨質疏松癥中，骨髓間充質干細胞誘導的骨內微循環改善與骨量增加之間的關系尚不清楚。對原代骨髓間充質干細胞進行鑒定后，將其移植到去卵巢小鼠體內。骨髓間充質干細胞移植可增加去卵巢小鼠的骨小梁數量、骨小梁體積/總體積和骨小梁密度。為了確定骨髓間充質干細胞在血管修復中的作用，對小鼠進行股動脈結扎。通過激光散斑流量計、血管灌注和股骨小梁骨和皮質骨分析，我們確定了骨髓間充質干細胞在促進骨內血管生成和預防小鼠骨質疏松方面的作用。骨髓間充質干細胞有效地預防了絕經后骨質疏松癥的發展，這與骨髓間充質干細胞參與骨骼內微循環的重建有關。

實驗方法：

小鼠股動脈結扎模型及細胞移植

為了探討骨內血管對股骨骨量的影響，所有接受OVX手術的小鼠隨機分為兩組：股動脈結扎（FAL）組和FAL&MSCT組。在OVX手術后第7天，通過左側FAL建立后肢缺血模型。麻醉小鼠，分離左側股動脈，用8-0絲結扎，縫合切口，消毒皮膚。小鼠右后肢為假手術組：僅暴露和分離動脈及周圍軟組織，不結扎股動脈。在FAL后24小時和24天每只小鼠通過尾靜脈注射劑量為1X106MSCs，FAL組在相應時間點通過尾靜脈注射等量PBS。FAL術后35天，處死兩組小鼠，取雙側股骨。

股骨顯微CT分析

小鼠股骨的顯微CT（NEMO，平生醫療科技有限公司）成像和定量分析按照先前報告的方案進行。使用Cruiser軟件（平生醫療科技有限公司）進行掃描和重建，使用Avatar軟件（平生醫療科技有限公司）分析感興趣區域（ROI）數據，并使用FDK算法重建CT圖像。小梁骨分析在股骨遠端生長板上方0.5 mm處進行。在股骨中段進行皮質骨參數分析。獲得了以下分析數據：骨體積分數（BV /TV）、數量（N）和骨小梁的骨密度（Tb）；皮質骨（Ct）的骨密度、厚度（Th）和面積分數（Ar /Tt.Ar）。

Microfi灌注和基于CT的微血管成像

在FAL手術后第1、14和28天，采用心臟灌注Microfil復合物評估股內血管的分布。股骨雙側剝離，用4%多聚甲醛固定，并用0.5 M EDTA脫鈣。使用micro-CT系統對小鼠股骨進行重建掃描，并計算相對于組織體積的血管體積（VV /TV）。

實驗結果：

重建并分析股骨遠端小梁和股骨中段皮質骨，以評估骨髓間充質干細胞在體內對骨質疏松癥的影響（圖2A）。作者的結果表明，在小鼠OVX后，Tb. BV/TV（P=0.0022），Tb.N（P=0.001）和Tb.BMD（P=0.0002）顯著降低。與OVX組相比，OVX &MSCT組的骨小梁顯示Tb.BV/TV (P=0.0002), Tb.N (P < 0.0001) and Tb.BMD (P < 0.0001)顯著增加（圖2B）。CT分析結果顯示，Ct.Ar/Tt.Ar, Ct.Th 和 Ct.BMD沒有顯著差異（P>0.05，圖2C）。這些結果表明，這些結果表明，MSCT可顯著減少小鼠骨小梁的骨損失。

卵巢切除誘導小鼠骨質疏松癥的預防。（a） OVX手術后第35天對小鼠股骨進行顯微CT骨掃描和基于CT的三維微血管成像。（b） Tb.BV/TV、Tb.N、Tb.BMD的定量分析（c） Ct.BMD，Ct.Th和Ct.Ar /Tt的定量分析。（d）小鼠股骨HE染色結果。（e） 小鼠股骨Masson染色結果和（g）Nb.S/BS的統計分析。（f） 小鼠股骨Trap染色結果和（h）Oc.S/BS.比例尺， 200 μm和40 μm n=6.*P＜0.05，**P＜0.01，***P＜0.001，****P＜0.0001，ns≥0.05.

作者評估了血管灌注的減少是否對骨體積有影響。通過比較小鼠FAL后第28天左側股骨和右側股骨的顯微CT結果（圖3A），我們發現，無論小鼠是否注射MSCs，Tb都會增加。BV/TV（P=0.0003，注射；P=0.0488，無注射），Tb.N（P<0.0001，注射；P<0.0001，不注射）和Tb.BMD與右側相比，左側的BMD（P<0.0001，注射；P<0.0001，未注射）顯著降低（圖3B）。相比之下，與PBS注射相比，MSCT不僅促進了微循環的生成但也在一定程度上避免了結扎造成的骨質流失（P<0.0001）。此外，作者沒有在CT.Ar /Tt,Ct.Th和Ct.BMD觀察到血流改變的影響。（P>0.05，圖3C）。結果表明，血管灌注的減少可以加速松質骨質量的下降，而MSCT也可以減少骨丟失。

 

預防股動脈結扎（FAL）誘導的小鼠骨質疏松癥。（a） FAL手術后第28天（R：右側，L：左側）對小鼠股骨進行顯微CT骨掃描和基于CT的三維微血管成像。（b） Tb .BV/TV, Tb.N, and Tb.BMD定量分析（c） Ct.BMD, Ct.Th, and Ct.Ar/Tt.Ar. 的定量分析，每組6只。*P＜0.05，**P＜0.01，***P＜0.001，****P＜0.0001，ns≥0.05.

文獻結論：

絕經后骨質疏松癥是原發性骨質疏松癥最常見的形式之一，其特征是骨密度降低和骨結構破壞。MSCT是治療絕經后骨質疏松癥的一種新的潛在治療方法，并已被證明能增強小鼠的骨量。在這項研究中，作者重點研究了骨髓間充質干細胞在治療去勢小鼠骨量和骨內微循環改變中的作用。隨著研究的進展，血管在組織修復中的作用已經得到了更好的理解。由于骨髓間充質干細胞對再生和改善血管生成潛能的貢獻受到關注，骨髓間充質干細胞已成為治療骨質疏松癥的有效方法。因此，在治療骨質疏松癥時，不僅要考慮增加骨量，還要考慮血管修復，這樣才能更好地保證骨質疏松癥治療的療效。

使用設備：

Micro CT（型號：NEMO）（平生醫療科技）

影像軟件：Avatar（平生醫療科技）