健脾补肾方调控肌肉微环境治疗骨质疏松性骨折的研究

Osteoporotic fracture healing process is slow with long recovery time, and easy to happen delayed union,even nonunion of fractures, resulting in that the patient may take an operation again, with long recovery time, increasing the economic burden and pain. Therefore, looking for a kind of economic, safe, effective treatment for osteoporotic fracture healing has become the focus of current research, which has an important significance to improve people's health level. At recent, muscle microenvironment, has become a new way to promote the healing of osteoporotic fracture. In this project,using gene knockout, cell transfection and RANi and other modern technology, the molecular mechanism of osteoporotic fracture healing will be studied from the aspect ofβ-Catenin signaling in regulating the muscle-derived stem cells(MDSCs) to do osteoblastic differentiation. We will study that Jianpi-Bushen formulas mobilizes MDSCs and promotes its function to osteoblastic differentiation. We also will clarify that the regulation of MDSCs in treatment of osteoporotic fractures with Jianpi-Bushen formulas is effective and scientific, and provide experimental basis for clinical treatment of Traditional Chinese Medicine combined with muscle stem cell, and to enrich the scientific conntation of "spleen and kidney-theory" in Traditional Chinese Medicine.

骨质疏松性骨折愈合过程缓慢，恢复时间长，易发生骨折延迟愈合甚至不愈合，从而导致患者再次手术可能、康复时间延长、痛苦增加及经济负担增加。因此，寻找一种经济、安全、高效的促进骨质疏松性骨折愈合的治疗方法成为目前研究的热点，对提高人们健康水平具有重要的意义。肌肉微环境，是目前促进骨质疏松性骨折愈合的一条研究新途径。 本项目利用基因敲除、细胞转染和RANi等现代技术，从β-Catenin信号通路调节肌肉微环境中肌源性干细胞（MDSCs）成骨分化功能方面研究骨质疏松性骨折愈合的分子机理，并深入研究健脾补肾方动员MDSCs和促进其成骨定向分化的作用和分子机制，阐明健脾补肾中药介导β-Catenin信号通路调控MDSCs治疗骨质疏松性骨折的有效性和科学性，为中药联合肌肉干细胞治疗运用于临床奠定实验基础，丰富中医"脾肾相关"理论的科学内涵。

肌肉微环境，是促进骨质疏松性骨折愈合的一条研究新途径。本研究旨在探讨健脾补肾方和拆方及其有效组分蛇床子素介导β-Catenin 信号通路调动肌源性干细胞（MDSCs）促进骨质疏松性骨折愈合的机制，阐述“脾肾相关”、“先、后天之本”中医理论的科学内涵。我们通过建立骨质疏松性骨折模型，分别采用健脾补肾方、健脾方和补肾方及其有效组分蛇床子素，干预7、14、28天，利用放射免疫检测法、影像学、生物力学、病理组织学等手段，检测中药对骨痂形成、肌源性干细胞增殖和分化活性的影响。 X-ray、Micro-CT、有限元分析结果：健脾补肾方、健脾方和补肾方及其有效组分蛇床子素均可促进不同时间段骨痂形成及骨折愈合质量，提高骨痂BV/TV、Conn.D、BMD，及骨折愈合部位的生物力学强度。RT-PCR反应检测结果提示：健脾补肾方、健脾方和补肾方早期均可促进断端附近骨骼肌中相关成骨基因（ALP、Runx2、OC、BMP2、Axin2、Osteopontin）一定程度的表达；蛇床子素可促进肌源性干细胞早期ALP染色的阳性表达及成骨相关基因（ColI、ALP、BMP2、Runx2、Axin2、OC）的表达量。说明健脾补肾方、健脾方和补肾方及其有效组分均可一定程度上促进肌源性干细胞的成骨分化。病理组织学染色观察：健脾补肾方、健脾方和补肾方及其有效组分7天均可促进骨折断端软骨细胞大量增生，上调OPG的表达，抑制破骨细胞数量；14、28天促进软骨细胞凋亡，成骨细胞的增加，同时不抑制骨重建时破骨细胞的活性；促进不同时间段骨痂中β–catenin、Runx2阳性表达，以及肌源性干细胞增殖活性（Pax7+Sca1、Pax7+BrdU、MyoD+BrdU阳性表达），并调动部分肌源性干细胞（Pax7+Sca1阳性表达）迁徙至骨折部位。上述结果表明，健脾补肾方和拆方及其有效组分蛇床子素促进骨质疏松性骨折愈合的可能机制：一方面上调骨骼肌中部分肌源性干细胞活性，促进其向软骨、成骨细胞等多向分化，一定程度上参与骨折修复；一方面通过上调软骨、成骨细胞增殖和分化活性，平衡成骨-破骨细胞藕合关系，促进骨重建，加速骨髓腔的再通。因此，通过调节肌肉微环境可以显著促进骨质疏松性骨折的愈合。