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小鼠闭合型骨折模型的建立与Smurf1抑制剂对骨折愈合的作用研究认领

被引量： 1

作者：

王小璐

学位授予单位：

军事科学院

摘要：

骨折作为高发性的创伤疾病,严重影响人们的日常生活。目前临床上采用的治疗方法主要包括骨移植、物理辅助性疗法、全身注射甲状旁腺激素以及局部注射人源重组BMP等。尽管经过治疗,绝大多数骨折患者可以愈合,但由于骨折处血液供应减弱、骨折断端活动性强、骨膜受损、受伤部位感染等,每年仍有5%-10%的患者无法愈合。BMPs是从骨基质中分离提纯的一类能高效诱导骨、软骨组织发生的酸性糖蛋白,在胚胎发生、个体形成,尤其是在骨和软骨的修复过程中具有重要作用。目前,人源重组BMP-2(rh BMP-2)是用于骨折治疗、脊柱融合和种植牙愈合的最有效的生长因子。但其提纯困难,导致使用rh BMP-2治疗成本高昂,并且局部注射易产生异位骨形成、天然骨吸收、软组织肿胀和溶骨等不良作用,因此,FDA仍未批准其在儿童、孕妇和荷瘤患者中的应用。由于在临床应用中直接使用rh BMP-2存在天然障碍,因此靶向BMP信号通路的增敏剂作为间接降低rh BMP-2治疗成本的新方法可能会在未来中占有重要的地位。泛素连接酶Smurf1作为骨的负调控因子通过拮抗BMP信号通路以降低其信号活性。前期实验室建立了基于计算机模拟对接E3拮抗剂筛选的新方法,筛选出了可以抑制Smurf1的小分子化合物A01和A17,并在细胞水平上证明了靶向Smurf1以增强BMP信号通路作为药物靶点的可行性。本研究的目的是对前期结果做更深入的研究,利用小鼠骨折模型探究Smurf1抑制剂A01、A17在动物水平上对骨形成是否有促进作用。我们创新发明了针对小鼠骨骼的骨折造模仪,优化了髓内针固定的手术方案,并确立小鼠愈后的评估标准。使用新型骨折造模仪将120g重物从200mm高处下落可以在不伤及小鼠皮肤及肌肉的情况下,对其股骨干造成横行或斜行断端,骨折造模成功率高;术后我们使用X-ray、Micro-CT等临床方法检查小鼠骨折愈合情况,并通过骨痂染色、m RNA检测软骨特异性基因表达等生物学方法分析愈合过程,结果显示小鼠愈合方式为典型的软骨内成骨,该模型可以作为模拟人类骨折愈合的标准模型。在药效评价方面,我们对术后3d的骨折小鼠进行灌胃处理,在骨折后28d采用三点弯曲的方式评估其生物力学的恢复状况,以此作为药效评价的第一标准。并在骨折后标志性时间点(14d、28d)对实验小鼠进行Micro-CT、骨密度扫描等分析,以此来评估骨折小鼠的恢复状况,分析Smurf1抑制剂A01、A17在骨折愈合不同时期中的作用。结果显示:在骨折后28d用药组(A01、A17组)小鼠骨折部位的生物力学强度以及峰值负荷更高;在骨折后14d和28d时,用药组小鼠的骨矿物质密度(BMD)要明显高于对照组;Micro-CT结果也显示用药组在骨折后14d时骨痂要小于对照组,且其形成新骨的比例高于对照组;骨折后28d时用药组的骨痂大小与对照组无显著差异,但其矿化骨的比例要明显高于对照组。因此,以上结果表明Smurf1抑制剂A01和A17对于骨折小鼠的生物力学恢复有促进作用,其原因可能是由于促进了愈合过程中新骨的形成以及矿化骨的沉积。虽然目前促进骨折愈合的疗法不胜枚举,但靶向泛素-蛋白酶体的药物和通过靶向拮抗细胞内效应蛋白的药物还未曾应用到这骨折的治疗之中,我们的实验结果为这一方案提供了有力的数据,证明靶向泛素连接酶Smurf1以促进骨折愈合的可行性。

摘要译文

关键词：

股骨骨折; 骨折愈合; 软骨内成骨; BMP信号通路; 小鼠; Smurf1抑制剂

学位年度：

2021

学位类型：

硕士

学科专业：

生物化学与分子生物学

导师：

崔春萍

中图分类号：

R683[骨折、骨的损伤⑨]

学科分类号：

100202[普通外科学];100203[骨科学]

D O I：

10.27193/d.cnki.gjsky.2021.000099