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骨质疏松症(Osteoporosis, OP)是一种以骨量减少及骨组织显微结构破坏,骨质变薄,骨小梁数量减少为特征的全身代谢性疾病。由于骨质疏松降低了骨的强度,所以骨的脆性增加,同时骨折的危险性也显著升高。骨质疏松性骨折的临床愈合时间较长,具有较高的骨折不愈合率和延迟愈合率,而且愈合后再发骨折的概率也比较大。迄今为止,已在骨折部位发现多种促进骨折愈合的物质,其中起重要作用的为多种生长因子。转化生长因子-β(transforming growth factor-β, TGF-β)是骨组织中含量最丰富的细胞生长因子之一。它既具有促进成骨细胞分化增殖,刺激骨形成,又具有支持破骨细胞形成,刺激骨吸收的双重作用,是骨形成与骨吸收之间重要的偶联调节因子。另外TGF-β在骨折愈合过程的不同时期具有诱导骨、软骨形成及钙化等作用。骨质疏松骨折愈合迟缓、骨痂质量降低是否与TGF-β有关?目前对于TGF-β在骨质疏松性骨折愈合过程中的表达变化研究大多是基于动物实验,以人为研究对象的实验很少。本实验通过HE染色,免疫组化光镜观察,对不同时期骨质疏松性骨折局部骨痂TGF-β基因表达的细胞定位和表达变化进行了研究,从基因表达水平深入了解骨质疏松性骨折愈合的病理生理机制,进而探讨骨质疏松性骨折愈合与TGF-β的相关性。实验对象实验所用样本取自术中,共40例,均为2008年5月-2010年2月在沈阳市骨科医院手术治疗患者,诊断为股骨转子间骨折或股骨颈骨折,年龄65-75岁,男17例,女23例。其中：对照组(非OP组)：10例,男6例,女4例,其中伤后1-7d手术3例,8-14d手术3例,15-21d手术2例,22-28d手术2例。实验组(OP组)：30例,男11例,女19例,其中伤后1-7d手术12例,8-14d手术8例,15-21d手术7例,22-28d手术3例。OP诊断标准为：经MetriScanTM骨密度测定系统分析骨密度值后以中国骨质疏松标准和世界卫生组织标准自动诊断。试验方法分别为对照组、实验组,用PBS液代替一抗做阴性对照,行取材、脱钙、固定、包埋、制片、苏木素复染和TGF-β的免疫组化染色及常规HE染色,在显微镜下观察阳性细胞表达情况,计算阳性细胞率,所有结果均用SPSS16.0软件包处理,结果以x表示,并经T检验和χ2检验分析,以P<0.05为差异具有统计学意义。实验结果1、组织学变化：在愈合过程中,软骨性骨痂生成量大,但向骨性骨痂转化过程延缓,影响骨折愈合时间。而且原已形成的成熟骨小梁结构松散,骨痂质量差。2、与正常骨折愈合相比,TGF-β表达的细胞定位无差别,主要定位于软骨细胞、成骨细胞以及间充质细胞。骨质疏松骨折患者在骨折后8-14天和15-21天两个时间段TGF-β呈高峰表达,与正常对照组相比差异具有统计学意义(P<0.05)。其他各时间段TGF-β表达虽均有不同程度减少,但与正常对照组相比未见差异具有统计学意义(P>0.05)。讨论随着中国社会人口老龄化的进展,代步工具的广泛应用,骨质疏松性骨折的发病人数在逐渐增多。近年来有多项研究认为骨质疏松症影响骨折愈合,引起骨痂形成量减少,骨痂中骨密度减低,生物力学性能下降。在本实验中,骨质疏松性骨折愈合过程中的软骨性骨痂生成量多,但向骨性骨痂演变的过程比较缓慢。而在编织骨向成熟骨改建过程中,小梁状骨表面成骨细胞数量减少,成骨能力降低。相反,破骨细胞吸收能力旺盛,导致骨结构松散,骨痂质量下降。骨诱导在骨折愈合过程中发挥了非常重要的作用。骨诱导离不开骨诱导生长因子的中介,这些生长因子在骨折愈合的不同时期发挥着不同作用,调控骨折愈合过程。转化生长因子-p的生物活性作用广泛,其中包括控制骨骼中多种细胞增殖、分化,如间充质细胞、软骨细胞、成骨细胞及破骨细胞。对特定靶细胞的作用取决于许多因素,包括细胞类型、分化状态、生长条件及其它生长因子的存在以及TGF-β的作用浓度和时间等。现已证明,TGF-β刺激胶原合成,并且是一种强力趋化因子,在骨折愈合中可以刺激间充质细胞向软骨细胞分化,其作用净效应是增加细胞外骨基质,对于调节骨与软骨形成有重要的作用。同时,TGF-β还可以通过刺激成骨细胞增殖及刺激骨痂的钙化来促进骨修复。在骨痂的重塑过程中,局部释放的TGF-β协调骨吸收和骨形成过程。TGF-β在骨折愈合的不同时相呈动态表达。在骨折愈合的不同阶段,TGF-β基因表达水平不同。本次实验的TGF-β免疫组化染色中,骨折后早期骨折断端的肉芽组织阳性染色；软骨内成骨期,主要来源于软骨细胞分泌,骨折后8-14d,幼稚的软骨细胞出现TGF-β阳性染色,开始分泌TGF-β,骨折后15-21d时达到高峰；成骨细胞功能有明显下降,尽管新生成的类骨质阳性表达,但成骨细胞TGF-β阳性表达较少,分泌的TGF-β量较少；软骨生成及软骨内成骨期明显延长。综上所述,TGF-β是骨折愈合过程中与细胞增殖、分化和细胞外基质合成有关的一个重要因子。骨质疏松可以影响骨痂内不同细胞对TGF-β的表达,特别是可以明显降低成骨细胞的功能,导致其TGF-β分泌能力的降低,引起整个骨折愈合过程时间的延长。进一步研究TGF-β调节骨生理和骨愈合的机制对临床改进治疗骨质疏松性骨折措施有十分重要的意义。结论1、骨质疏松性骨折愈合过程中软骨内成骨延缓,同时骨痂内小梁骨骨转换率降低,改建缓慢,骨痂质量降低。2、骨质疏松性骨折愈合过程中TGF-β在软骨成骨期阳性表达率明显低于正常对照组,说明骨质疏松骨折愈合过程中TGF-β表达减少可能导致软骨成骨延缓,与愈合延迟有关。
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