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低载荷机械振动在骨重建中的作用及其力学生物学机制研究
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作者 朱东 《医用生物力学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期9-9,共1页
骨重建是紧密耦合的动态过程,伴随破骨细胞去除劳损旧骨,成骨细胞形成新生骨骼。低载荷机械振动(LMHFV,通常频率为32~37 Hz,重力加速度0.2~0.3 g)促进成骨,其对抗骨质疏松的观点已得到的认可,但大部分研究集中于细胞及信号通路层面,对... 骨重建是紧密耦合的动态过程,伴随破骨细胞去除劳损旧骨,成骨细胞形成新生骨骼。低载荷机械振动(LMHFV,通常频率为32~37 Hz,重力加速度0.2~0.3 g)促进成骨,其对抗骨质疏松的观点已得到的认可,但大部分研究集中于细胞及信号通路层面,对于细胞如何感知不同类型LMHFV,如何发生力-化转导,以及细胞内蛋白质修饰的机制仍研究甚少。LMHFV可以加速骨重建,促进骨折愈合,对抗废用性骨质疏松。2001年纽约大学Clinton Rubin教授发现LMHFV可以对抗太空旅行中低重力产生的骨丢失。我们研究发现,成骨细胞对力学刺激具有“敏感疲劳”的特点,为探索更加有效的加载方式,我们提出:间歇性LMHFV可能是对抗骨质疏松,改善骨重建的最有效方式。首先,我们研制LMHFV细胞加载装置,保证机械力可均匀作用于每个细胞。之后开展持续与间歇LMHFV对抗骨质疏松的研究:(1)绝经引起的骨质疏松:给予大鼠双侧卵巢切除术,分别进行持续和间歇LMHFV,发现间歇7 d的振动方式可以更好地促进成骨蛋白表达。(2)老年废用引起的骨质疏松:我们选用尾部悬吊的大鼠,随机分为持续和间歇LMHFV,结果表明,间歇7 d振动效果最佳,显著促进骨生成,提升骨骼力学性能。为进一步验证上述结论,我们针对153名志愿者进行为期4周的间歇LMHFV试验,结果表明,LMHFV可以有效提高骨密度,对抗骨质疏松的骨量减少。根据以上研究,我们开展了LMHFV对骨折愈合影响的研究。我们建立了小尾寒羊跖骨骨折模型,垂直于骨折部位施加持续与间歇的LMHFV,采集骨组织样本进行宏观、微观、纳观形态结构观测及生物力学实验,实验表明:间歇7天的机械振动组成骨效应最为活跃,且骨折远近端内外骨痂的机械性能增加,骨折愈合加速。之后对骨折端进行仿真模拟和力学测试,发现LMHFV可明显减慢骨丢失进程,加速骨折愈合。之后,我们开展LMHFV对抗糖尿病及高脂血症引起骨质疏松的研究。(1)高糖环境下,成骨细胞力-化转导受阻,初级纤毛缩短,PI3K/AKT通路受抑,细胞分化和矿化受抑;除此以外,破骨细胞成熟加速,迁移速率增加,骨吸收区域扩大。施加LMHFV后,原子力显微镜:骨密度提升,模型鼠微观形貌特征向细小矿物颗粒转变。(2)高脂环境下成骨细胞凋亡增加,成骨分化、矿化明显减少,模型鼠骨量减少,骨微结构破坏。ITGβ1-FAK/PI3K/AKT激活,促进细胞矿化及成熟,减少凋亡,提升成骨相关蛋白表达。(3)高糖合并高脂的环境下,电镜显示:成骨细胞内线粒体肿胀,内膜断裂,模型鼠骨密度及弹性模量下降,转录组学测序发现,该环境下成骨细胞凋亡与铁死亡相关,XCT/GPX4通路受抑;间歇LMHFV后,成骨细胞线粒体损伤减少,成骨蛋白表达增多,模型鼠股骨表现出更佳的力学性能,Micro-CT:骨小梁数目及骨密度增加。此外,LMHFV不但改善骨的生物活性和力学性能,还具降低血糖和血脂的作用,帮助恢复体重。未来,我们将探讨初级纤毛与力学感受器的串扰,探讨LMHFV最佳条件、初级纤毛的形态结构,促进生物力学更好服务于健康领域。 展开更多
关键词 力学生物学 骨折端 骨质疏松 成骨细胞 机械振动 骨重建 骨密度 破骨细胞
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骨细胞的力学感受器 被引量:3
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作者 刘艳伟 宫赫 +3 位作者 王新宇 杨启帆 刘舜 朱东 《医用生物力学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期207-213,共7页
骨细胞是骨骼中最丰富和寿命最长的细胞,是骨重建的调节器。骨细胞在内分泌调节和钙磷酸盐代谢中发挥重要作用,也是力学刺激的主要响应者,感知力学刺激以直接或间接的方式对刺激做出反应。骨细胞中的力学转导是一个复杂而精细的调节过程... 骨细胞是骨骼中最丰富和寿命最长的细胞,是骨重建的调节器。骨细胞在内分泌调节和钙磷酸盐代谢中发挥重要作用,也是力学刺激的主要响应者,感知力学刺激以直接或间接的方式对刺激做出反应。骨细胞中的力学转导是一个复杂而精细的调节过程,涉及细胞与其周围环境、相邻细胞以及细胞内部不同功能的力学感受器之间的相互作用。目前已知的骨细胞主要力学感受器包括初级纤毛、Piezo离子通道、整合素、细胞外基质以及基于连接蛋白的细胞间连接。这些力学感受器在骨细胞中发挥着至关重要的作用,它们能够感知并转导力学信号,进而调节骨稳态。本文对5种力学感受器进行系统的介绍,以期为理解骨细胞如何响应力学刺激和维持骨组织稳态提供新的视角和认识。 展开更多
关键词 骨细胞 力学刺激 力学感受器
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蝙蝠蛾拟青霉治疗1型糖尿病活性研究 被引量:3
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作者 高寒 赵毅 +1 位作者 胡馨予 郑德庆 《食品与生物技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第12期116-122,共7页
为探究蝙蝠蛾拟青霉菌丝体对1型糖尿病大鼠降血糖活性及机理,采用腹腔注射链脲佐霉素(STZ)方法建立1型糖尿病大鼠模型,系统考察蝙蝠蛾拟青霉菌丝体对糖尿病大鼠的降血糖、抗氧化及调节糖代谢方面的作用。通过检测大鼠血糖、体重发现,蝙... 为探究蝙蝠蛾拟青霉菌丝体对1型糖尿病大鼠降血糖活性及机理,采用腹腔注射链脲佐霉素(STZ)方法建立1型糖尿病大鼠模型,系统考察蝙蝠蛾拟青霉菌丝体对糖尿病大鼠的降血糖、抗氧化及调节糖代谢方面的作用。通过检测大鼠血糖、体重发现,蝙蝠蛾拟青霉菌丝体灌胃4周后,显著提高大鼠体重,降低空腹血糖,具有极显著的降血糖作用。大鼠血清生化指标检测结果显示,蝙蝠蛾拟青霉菌丝体显著提高大鼠血浆胰岛素水平,促进葡萄糖吸收,加速糖代谢,抑制糖化血红蛋白合成;增加血清超氧化物歧化酶(Super-Oxide Dismutase,SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(Gluta-thione,GSH-Px)含量,提高机体抗氧化活性。蝙蝠蛾拟青霉菌丝体显著提高大鼠肝脏、肌肉糖原合成,抑制糖原降解。大鼠肾脏及胰岛组织病理切片显示,蝙蝠蛾拟青霉菌丝体能够有效改善糖尿病大鼠肾脏和胰岛组织病变,对糖尿病肾病具有很好的预防和治疗作用,同时能够减轻氧化应激对糖尿病大鼠胰岛形态结构的损伤。因此推断,蝙蝠蛾拟青霉菌丝体具有显著的降血糖活性,其活性可能是通过增加机体糖代谢及抗氧化活性实现的。 展开更多
关键词 蝙蝠蛾拟青霉 降血糖 抗氧化 糖原合成
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体外冲击波通过三磷酸腺苷诱导人骨髓间充质干细胞向成骨细胞分化 被引量:4
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作者 张佳亮 王成学 +2 位作者 侯向锋 黄玉龙 于铁成 《医用生物力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第3期241-247,共7页
目的研究体外冲击波是否通过三磷酸腺苷(ATP)激活P2X_7受体,诱导人骨髓间充质干细胞(human mesenchymal stem cells,hMSCs)向成骨细胞分化。方法培养hMSCs细胞,检测冲击波是否引起其向外释放ATP;通过检测碱性磷酸酶(ALP)活性、骨钙素表... 目的研究体外冲击波是否通过三磷酸腺苷(ATP)激活P2X_7受体,诱导人骨髓间充质干细胞(human mesenchymal stem cells,hMSCs)向成骨细胞分化。方法培养hMSCs细胞,检测冲击波是否引起其向外释放ATP;通过检测碱性磷酸酶(ALP)活性、骨钙素表达和钙结节形成,判断骨化形成和钙质沉积;用实时定量PCR检测P2X_7受体的mRNA表达;用ATP水解酶、P2X_7受体的siRNA以及P2受体的抑制剂评估ATP释放和P2X_7受体在冲击波诱导hMSCs成骨分化中的作用。结果冲击波可引起细胞内ATP向外释放,冲击波和细胞外ATP能够诱导hMSCs向成骨分化,采用ATP水解酶、P2X_7受体的siRNA和抑制剂能够抑制冲击波引起的hMSCs成骨化作用。结论冲击波通过引起细胞内ATP向外释放,激活P2X_7受体传导信号通路,促进hMSCs向成骨细胞分化。本研究结果为冲击波促进骨折愈合和治疗骨不连疗法提供了理论依据。 展开更多
关键词 冲击波 人骨髓间充质干细胞 成骨分化
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双特异性重组腺病毒Ad-HT对肝癌细胞的体内、外抑制效应 被引量:1
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作者 刘广臣 孙大辉 +6 位作者 齐延新 王金辉 王卓越 吴娜 朴秉国 金宁一 李霄 《中国免疫学杂志》 CAS CSCD 北大核心 2012年第1期28-32,共5页
目的:探讨双特异性抗肿瘤重组腺病毒Ad-HT对肝癌细胞的体内、外抑制作用和作用方式。方法:运用噻唑兰法检测重组腺病毒Ad-HT对BEL-7402细胞的抑制作用;应用AO/EB染色法、DAPI染色法、Annexin V检测、Caspase检测、线粒体膜电位检测和活... 目的:探讨双特异性抗肿瘤重组腺病毒Ad-HT对肝癌细胞的体内、外抑制作用和作用方式。方法:运用噻唑兰法检测重组腺病毒Ad-HT对BEL-7402细胞的抑制作用;应用AO/EB染色法、DAPI染色法、Annexin V检测、Caspase检测、线粒体膜电位检测和活性氧检测等多种方法分析Ad-HT对BEL-7402细胞抑制作用的方式和途径;构建C57BL/6小鼠荷H22肿瘤模型,瘤内注射重组腺病毒,通过非放射性乳酸脱氢酶细胞毒性检测方法,检测NK活性、CTL活性,利用酶联免疫吸附方法检测IL-2、IL-4、IL-10和IFN-γ等细胞因子水平,探讨Ad-HT对体内实体肿瘤的抑制作用和对免疫系统的影响。结果:Ad-HT能够抑制BEL-7402细胞生长,且其作用具有一定时效和剂效关系趋势;Ad-HT感染导致BEL-7402细胞磷脂膜外翻、细胞核皱缩、细胞膜通透性增加、Caspase酶活性增强、线粒体膜电位下降和活性氧水平升高;Ad-HT实验组模型动物平均期在30天以上,显著高于对照组;另外,Ad-HT具有增强NK和CTL活性,上调IL-2和IFN-γ等细胞因子水平的功能。结论:Ad-HT能够通过诱导细胞凋亡,抑制BEL-7402肿瘤细胞增殖,而这种抑制作用可能通过线粒体途径实现。另外,Ad-HT能够有效延长模型动物平均生存期,活化免疫功能细胞,并使免疫趋向Th1优势。 展开更多
关键词 NDV HN 重组腺病毒 BEL-7402 细胞凋亡 抗肿瘤
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采用负压封闭引流技术治疗大面积皮肤撕脱伤84例临床观察
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作者 卢建树 孙大辉 朱东平 《吉林大学学报(医学版)》 CAS CSCD 北大核心 2013年第1期151-151,共1页
1资料与方法 1.1一般资料2011年1月—2012年6月吉林大学第一医院创伤骨科共收治大面积皮肤撕脱伤患者84例,Gustilo分型均为Ⅲ型,其中男性65例,女性19例,年龄16~50岁,平均年龄39.5岁;伤后至入院时间平均5.0h;交通事故35例,砸伤26例,摔... 1资料与方法 1.1一般资料2011年1月—2012年6月吉林大学第一医院创伤骨科共收治大面积皮肤撕脱伤患者84例,Gustilo分型均为Ⅲ型,其中男性65例,女性19例,年龄16~50岁,平均年龄39.5岁;伤后至入院时间平均5.0h;交通事故35例,砸伤26例,摔伤19例,机器绞伤4例,均污染较严重,分布于四肢及臀部; 展开更多
关键词 大面积皮肤撕脱伤 负压封闭引流技术 临床观察 吉林大学第一医院 治疗 平均年龄 创伤骨科 入院时间
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