放血對低壓缺氧所致幼鼠骨退化的治療作用
文獻信息
西藏自治區(qū)人民政府駐成都辦事處醫(yī)院生物樣本庫、青海大學高原醫(yī)學研究中心等的研究成果《Therapeutic effect of bloodletting on bone deterioration induced by hypobaric hypoxia in young rats》（放血對低壓缺氧所致幼鼠骨退化的治療作用）在期刊《Bone》上發(fā)表。平生公司的離活一體CT（NEMO）在論文中提供了重要的大鼠股骨圖像和定量分析結果。
該論文的通訊作者為湯峰，鄔云紅，第一作者為郝豆豆。
文獻摘要
目的：高海拔地區(qū)，包括缺氧條件，與不同的海拔引起的病理有關，包括骨密度降低。闡明這種環(huán)境下骨退化的機制和開發(fā)有針對性的干預和治療方法是很重要的。放血療法具有良好的臨床應用前景，但其對骨骼系統和骨穩(wěn)態(tài)的影響尚不清楚。本研究旨在探討低壓缺氧環(huán)境對幼年SD大鼠特定股骨形態(tài)和結構特性的影響，包括骨體積、皮質厚度和小梁微結構，并探討放血干預對這些參數的潛在調節(jié)作用。
結果：暴露在低氧環(huán)境下的大鼠骨礦物質含量、骨小梁數量和骨皮質厚度明顯減少，表明骨微結構惡化。此外，缺氧環(huán)境上調RANKL和HIF-1α的表達，下調RUNX2的表達。值得注意的是，盡管放血干預并沒有顯著逆轉這些骨結構變化，但轉錄組分析揭示了放血干預對關鍵基因表達的調節(jié)作用，尤其是Mmp2、Fosl2和URS0000B2A65A，這些基因與缺氧反應、破骨細胞分化和PI3K-Akt信號通路有關。
結論：本研究強調了低壓缺氧對幼年大鼠骨骼微觀結構的不利影響，并強調了放血改善這種情況的治療潛力。此外，對放血對基因表達影響的調控機制的研究為骨改變提供了新的視角。它為開發(fā)新的預防措施和靶向治療方法提供了有希望的途徑，以解決相關骨疾病帶來的挑戰(zhàn)。
實驗方法
動物準備
選用雄性無特定病原體級SD大鼠30只，4-6周齡。在1周的適應性喂養(yǎng)期后，將大鼠隨機分為正常對照組（NC）、低壓缺氧組（HH）和低壓缺氧放血組（HH- BL），每組10只。對照組大鼠飼養(yǎng)在青海大學動物飼養(yǎng)設施（海拔2261 m）， HH組和HH- BL組大鼠飼養(yǎng)在模擬海拔5000 m（大氣壓力54 kPa）的9000 × 3200 × 3200 mm的低壓缺氧艙中所有大鼠維持12小時的光照/黑暗周期，并給予標準顆粒飼料（由中國北京高協和飼料有限公司提供）和隨意飲水。動物室溫和濕度分別保持在20±2◦C和60±5%。HH組和HH- bl組大鼠連續(xù)置于低壓缺氧艙12周，每周更換籠褥和設備。在換料和換料期間，海拔高度調整為3500 m（大氣壓64.9 kPa），其余時間保持5000 m的模擬海拔高度。HH-BL組大鼠每周尾靜脈抽血500 μL，連續(xù)12周。
安樂死后，取大鼠左股骨標本，快速浸泡在含有0.1 M磷酸鈉（pH 7.0）的4%多聚甲醛固定液中，以確保保存標本的原始形態(tài)和結構完整性。為了進一步探索股骨的微結構，作者采用了高分辨率Micro CT技術（NEMO，NMC-100,平生醫(yī)療科技有限公司）。在掃描過程中，樣品被放置在X射線源和高性能CMOS探測器之間。樣本在掃描區(qū)域內沿其垂直長軸進行了360度旋轉，總共進行了4000次精確的投影。具體掃描參數設置為：電壓90 kV，電流0.06 mA。掃描完成后，作者利用Avatar v1.6.9.3軟件（平生醫(yī)療科技有限公司）對采集到的數據進行了深入的三維重建和綜合分析。作者選擇感興趣區(qū)域（ROI）來評估股骨的微觀特征，如下所示：首先，關注位于距股骨干骺端生長板1.5 mm處的2 mm高的骨小梁區(qū)域；其次，對距離生長板10 mm的2 mm長的皮質骨段進行分析，得到皮質骨厚度、骨礦物質含量、骨小梁體積分數、骨小梁數量、骨小梁厚度、骨小梁間距等關鍵指標數據。
實驗結果
為了評估慢性低氧對大鼠股骨微結構的影響和放血治療的潛在作用，作者對大鼠股骨微結構進行了詳細的分析。基于Micro CT，在ROI中檢查股骨干骺端和皮質骨（圖2A - B），三維圖像顯示冠狀面、矢狀面和軸向面（圖2C - F）。Micro CT分析顯示，低氣壓缺氧組皮質骨量顯著減少，表現為皮質厚度、骨礦物質含量和皮質骨體積減少。然而，放血治療并沒有顯著改善低氣壓缺氧大鼠的皮質骨結構（圖2g - 1）。脛骨生物力學測試顯示，在12周的低氣壓缺氧后，最大骨折力下降，表明骨力學性能降低，而放血治療傾向于改善這一點（圖2J）。在股骨小梁骨中，低氣壓缺氧組表現出明顯的骨丟失，骨小梁分離增加，骨礦物質含量、骨小梁體積分數和骨小梁數量減少，但骨小梁厚度無明顯變化。雖然放血治療導致骨小梁結構有所改善，但骨微結構參數的變化無統計學意義（圖3e - 1）。這些發(fā)現為慢性低壓缺氧對骨骼系統的影響和放血的潛在治療效果提供了有價值的見解。
圖2所示。低氧缺氧對年輕雄性SD大鼠皮質骨退化的影響及放血治療的潛在緩解作用。(A-B) 分析骨骼微觀結構的興趣體積（VOI）選擇的描述，其中粉紅色表示小梁骨，藍色表示皮質骨。（C-F）在冠狀面、矢狀面和軸向面顯示股骨干骺端骨微觀結構和皮質骨結構的代表性三維圖像。（G-I）皮質骨顯微結構參數的定量分析，包括皮質厚度（Ct.Th）、皮質骨礦物質含量（Ct.BMC）、皮質骨體積（Ct.BV）。(J)生物力學分析揭示脛骨骨折的極限破壞載荷（UFL）。實驗采用正常對照組（NC）和低氧放血組（HH- bl）各10只大鼠和低氧放血組（HH）各9只大鼠。所有數據均以均數±標準差表示，采用Bonferroni校正的單因素方差分析評估統計顯著性。* p < 0.01；** p < 0.0001。
使用結論
綜上所述，放血治療對大鼠無不良影響，且未對本研究測量的任何骨參數產生明顯改變。然而，在骨髓細胞和干骺端骨組織的表達模式中發(fā)現的關鍵基因的功能驗證，受低壓缺氧和放血治療的調節(jié)，尚未在體外進行，這是研究的關鍵下一步。然而，這一研究結果有望為預防和治療因低氣壓缺氧所引發(fā)的骨疾病的提供新策略。
使用設備
Micro CT (型號：NEMO) (平生醫(yī)療科技)
影像軟件：Avatar（平生醫(yī)療科技）
