慢性间歇性低压低氧对缺血骨骼肌保护作用和骨折愈合促进作用的研究

来源 :河北医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:rgy1983
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第一部分慢性间歇性低压低氧通过促进血管生成减轻小鼠后肢缺血性损伤本研究旨在观察慢性间歇性低压低氧(chronic intermittent hypobaric hypoxia,CIHH)对小鼠肢体缺血性损伤的保护作用并探讨其机制。C57BL/6小鼠随机分为3组:后肢缺血损伤模型组(Ischemia),CIHH预处理+后肢缺血损伤组(CIHH+Ischemia)和假手术组(Sham)。Ischemia组小鼠通过结扎并切断左股动脉制备小鼠后肢缺血模型;CIHH+Ischemia组小鼠首先置于低氧舱内接受模拟海拔5,000 m高原的低压低氧预处理,每天6 h,持续28天。CIHH处理完成后制备小鼠后肢缺血模型;Sham组小鼠既不接受低氧处理也不制备后肢缺血模型。通过激光多普勒成像技术检测模型小鼠后肢血流灌注;通过离体骨胳肌收缩张力测定,HE和Masson染色评估缺血肌肉的功能和形态学表现;通过对内皮细胞标志物CD31和CD34免疫组织化学染色评估血管生成;通过Western blot检测血管生成相关蛋白表达。结果显示,慢性缺血可导致缺血损伤小鼠后肢血液灌注减少、骨骼肌收缩张力降低和形态结构破坏。CIHH预处理可明显增强缺血小鼠后肢骨骼肌收缩张力、增加肌纤维直径、减轻缺血骨骼肌坏死和纤维化程度。此外,CIHH显著增加缺血骨骼肌中CD31+和CD34+阳性细胞密度,增强骨骼肌中血管生成相关转录调节因子HIF-1α、NGF、VEGFA、b FGF和b FGFR的表达。实验结果表明,CIHH预处理可通过促进血管生成减轻肢体缺血性损伤。第二部分慢性间歇性低压低氧通过抗炎和抗凋亡减轻小鼠骨骼肌缺血/再灌注损伤本研究旨在观察慢性间歇性低压低氧(chronic intermittent hypobaric hypoxia,CIHH)对骨骼肌缺血/再灌注(ischemia reperfusion,IR)损伤的保护作用,并探讨其可能的机制。C57BL/6小鼠随机分为3组:骨骼肌IR损伤组(IR),CIHH预处理+骨骼肌IR组(CIHH+IR)和假手术组(Sham)。IR和CIHH+IR组小鼠通过在左后肢施加止血带3 h释放24 h,诱发骨骼肌IR损伤;CIHH+IR组小鼠首先置于低氧舱内接受模拟海拔5,000 m高原的CIHH预处理,每天6 h、持续28天,之后制备小鼠骨骼肌IR损伤模型;Sham组小鼠既不接受低氧处理也不制备骨骼肌IR损伤模型。通过收缩张力、HE染色和透射电镜评估IR损伤骨骼肌的功能和形态学表现;通过免疫荧光技术分析CD68+巨噬细胞在IR骨骼肌的浸润情况;通过ELISA和Western blot方法测定血清和骨骼肌TNFα水平;通过TUNEL染色和Cleaved-Caspase-3蛋白表达检测IR骨骼肌细胞凋亡情况。结果显示,IR损伤导致骨骼肌收缩张力降低、形态结构破坏、巨噬细胞浸润、TNFα水平升高和细胞凋亡增多。CIHH预处理可显著改善IR骨骼肌的收缩功能和形态学表现。此外,CIHH预处理显著减轻IR骨骼肌CD68+巨噬细胞浸润、TNFα水平和细胞凋亡。研究结果表明,CIHH预处理通过抑制炎症和凋亡对骨骼肌IR损伤发挥保护作用。第三部分慢性间歇性低压低氧通过激活HIF-1α信号通路促进大鼠骨折愈合慢性间歇性低压低氧(chronic intermittent hypobaric hypoxia,CIHH)对骨折愈合的影响尚未阐明,本研究旨在探讨CIHH在骨折愈合中的作用及其机制。Sprague-Dawley大鼠随机分为CIHH处理组(CIHH)和对照组(Control)。首先制备开放性股骨骨折大鼠模型。造模成功后,CIHH组大鼠置于低氧舱内接受模拟海拔5,000 m高原的CIHH处理,每天6 h、持续8周,Control组大鼠不接受低氧处理。分别在骨折模型制备成功后第2、4、8周,通过X射线、Micro-CT、三点生物力学测试、HE染色、番红固绿染色、免疫组织化学、Western blot和q PCR等方法进行骨折愈合评价。结果显示,CIHH组大鼠骨折愈合效率较Control组大鼠显著提高,主要表现为增强的高密度骨体积、骨矿物质密度和最大受力。同时,CIHH组大鼠的骨形成、软骨内骨化和血管生成能力明显增强,HIF-1α及其下游信号分子VEGF、SDF-1/CXCR4轴的表达明显上调。此外,CIHH组大鼠骨痂中RUNX2、Osterix和Type I collagen表达在mRNA和蛋白水平均较Control组大鼠明显上调。结果表明,CIHH处理可以通过激活HIF-1α-SDF-1/CXCR4信号通路和上调骨生成相关基因表达,增强骨折处血管增生、加强骨痂生成、加速成骨细胞分化、增加骨量和骨强度,从而促进骨折愈合。
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