文献信息

近日，昆明医科大学第一附属医院骨科、中国云南昆明医科大学等单位的研究成果“Mesenchymal stem cells prevent ovariectomy-induced osteoporosis formation in mice through intraosseous vascular remodeling（骨髓间充质干细胞通过骨内血管重塑预防去卵巢小鼠骨质疏松形成）在杂志BIOCHEMICAL AND BIOPHYSICAL RESEARCH COMMUNICATIONS上发表。平生公司的离活一体CT（NEMO）在论文中提供了重要的小鼠股骨图像和定量分析。

该研究的通讯作者为何飞，共同第一作者为王伟舟、王旸昊、唐志宏。

文献背景：

间充质干细胞（MSCs）可以促进成骨，是治疗绝经后骨质疏松症的一种很有前景的方法。然而，在绝经后骨质疏松症中，骨髓间充质干细胞诱导的骨内微循环改善与骨量增加之间的关系尚不清楚。对原代骨髓间充质干细胞进行鉴定后，将其移植到去卵巢小鼠体内。骨髓间充质干细胞移植可增加去卵巢小鼠的骨小梁数量、骨小梁体积/总体积和骨小梁密度。为了确定骨髓间充质干细胞在血管修复中的作用，对小鼠进行股动脉结扎。通过激光散斑流量计、血管灌注和股骨小梁骨和皮质骨分析，我们确定了骨髓间充质干细胞在促进骨内血管生成和预防小鼠骨质疏松方面的作用。骨髓间充质干细胞有效地预防了绝经后骨质疏松症的发展，这与骨髓间充质干细胞参与骨骼内微循环的重建有关。

实验方法：

小鼠股动脉结扎模型及细胞移植

为了探讨骨内血管对股骨骨量的影响，所有接受OVX手术的小鼠随机分为两组：股动脉结扎（FAL）组和FAL&MSCT组。在OVX手术后第7天，通过左侧FAL建立后肢缺血模型。麻醉小鼠，分离左侧股动脉，用8-0丝结扎，缝合切口，消毒皮肤。小鼠右后肢为假手术组：仅暴露和分离动脉及周围软组织，不结扎股动脉。在FAL后24小时和24天每只小鼠通过尾静脉注射剂量为1X106MSCs，FAL组在相应时间点通过尾静脉注射等量PBS。FAL术后35天，处死两组小鼠，取双侧股骨。

股骨显微CT分析

小鼠股骨的显微CT（NEMO，平生医疗科技有限公司）成像和定量分析按照先前报告的方案进行。使用Cruiser软件（平生医疗科技有限公司）进行扫描和重建，使用Avatar软件（平生医疗科技有限公司）分析感兴趣区域（ROI）数据，并使用FDK算法重建CT图像。小梁骨分析在股骨远端生长板上方0.5 mm处进行。在股骨中段进行皮质骨参数分析。获得了以下分析数据：骨体积分数（BV /TV）、数量（N）和骨小梁的骨密度（Tb）；皮质骨（Ct）的骨密度、厚度（Th）和面积分数（Ar /Tt.Ar）。

Microfi灌注和基于CT的微血管成像

在FAL手术后第1、14和28天，采用心脏灌注Microfil复合物评估股内血管的分布。股骨双侧剥离，用4%多聚甲醛固定，并用0.5 M EDTA脱钙。使用micro-CT系统对小鼠股骨进行重建扫描，并计算相对于组织体积的血管体积（VV /TV）。

实验结果：

重建并分析股骨远端小梁和股骨中段皮质骨，以评估骨髓间充质干细胞在体内对骨质疏松症的影响（图2A）。作者的结果表明，在小鼠OVX后，Tb. BV/TV（P=0.0022），Tb.N（P=0.001）和Tb.BMD（P=0.0002）显著降低。与OVX组相比，OVX &MSCT组的骨小梁显示Tb.BV/TV (P=0.0002), Tb.N (P < 0.0001) and Tb.BMD (P < 0.0001)显著增加（图2B）。CT分析结果显示，Ct.Ar/Tt.Ar, Ct.Th 和 Ct.BMD没有显著差异（P>0.05，图2C）。这些结果表明，这些结果表明，MSCT可显著减少小鼠骨小梁的骨损失。

卵巢切除诱导小鼠骨质疏松症的预防。（a） OVX手术后第35天对小鼠股骨进行显微CT骨扫描和基于CT的三维微血管成像。（b） Tb.BV/TV、Tb.N、Tb.BMD的定量分析（c） Ct.BMD，Ct.Th和Ct.Ar /Tt的定量分析。（d）小鼠股骨HE染色结果。（e） 小鼠股骨Masson染色结果和（g）Nb.S/BS的统计分析。（f） 小鼠股骨Trap染色结果和（h）Oc.S/BS.比例尺， 200 μm和40 μm n=6.*P＜0.05，**P＜0.01，***P＜0.001，****P＜0.0001，ns≥0.05.

作者评估了血管灌注的减少是否对骨体积有影响。通过比较小鼠FAL后第28天左侧股骨和右侧股骨的显微CT结果（图3A），我们发现，无论小鼠是否注射MSCs，Tb都会增加。BV/TV（P=0.0003，注射；P=0.0488，无注射），Tb.N（P<0.0001，注射；P<0.0001，不注射）和Tb.BMD与右侧相比，左侧的BMD（P<0.0001，注射；P<0.0001，未注射）显著降低（图3B）。相比之下，与PBS注射相比，MSCT不仅促进了微循环的生成但也在一定程度上避免了结扎造成的骨质流失（P<0.0001）。此外，作者没有在CT.Ar /Tt,Ct.Th和Ct.BMD观察到血流改变的影响。（P>0.05，图3C）。结果表明，血管灌注的减少可以加速松质骨质量的下降，而MSCT也可以减少骨丢失。

预防股动脉结扎（FAL）诱导的小鼠骨质疏松症。（a） FAL手术后第28天（R：右侧，L：左侧）对小鼠股骨进行显微CT骨扫描和基于CT的三维微血管成像。（b） Tb .BV/TV, Tb.N, and Tb.BMD定量分析（c） Ct.BMD, Ct.Th, and Ct.Ar/Tt.Ar. 的定量分析，每组6只。*P＜0.05，**P＜0.01，***P＜0.001，****P＜0.0001，ns≥0.05.

文献结论：

绝经后骨质疏松症是原发性骨质疏松症最常见的形式之一，其特征是骨密度降低和骨结构破坏。MSCT是治疗绝经后骨质疏松症的一种新的潜在治疗方法，并已被证明能增强小鼠的骨量。在这项研究中，作者重点研究了骨髓间充质干细胞在治疗去势小鼠骨量和骨内微循环改变中的作用。随着研究的进展，血管在组织修复中的作用已经得到了更好的理解。由于骨髓间充质干细胞对再生和改善血管生成潜能的贡献受到关注，骨髓间充质干细胞已成为治疗骨质疏松症的有效方法。因此，在治疗骨质疏松症时，不仅要考虑增加骨量，还要考虑血管修复，这样才能更好地保证骨质疏松症治疗的疗效。

使用设备：

Micro CT（型号：NEMO）（平生医疗科技）

影像软件：Avatar（平生医疗科技）