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先天性胫骨假关节(CPT)治疗棘手,与神经纤维瘤病 1 型(NF1)相关。研究人员分离 CPT 患者和对照组的间充质干细胞(MSCs),用帕米膦酸二钠处理。结果显示其能促进 CPT MSCs 增殖与成骨分化,为 CPT 治疗提供理论依据。
在神秘的人体骨骼世界里,有一种极为罕见且棘手的疾病 —— 先天性胫骨假关节(Congenital pseudarthrosis of the tibia,CPT)。它就像隐藏在骨骼中的 “小恶魔”,发病率仅有 1/140,000 - 1/250,000,却给患者带来极大痛苦。许多患儿在出生或婴儿时期,小小的胫骨就像脆弱的树枝,自发骨折,而且受伤后愈合能力极差,轻微的创伤都可能导致骨折难以愈合,进而形成假关节,严重影响孩子的正常成长和活动能力。
目前,临床研究发现帕米膦酸二钠(一种双膦酸盐类药物)在治疗 CPT 方面展现出一定潜力,术后使用它能有效促进骨愈合,减轻与神经纤维瘤病 1 型(Neurofibromatosis type 1,NF1)相关的骨病变。然而,这种神奇疗效背后的精确机制却像一团迷雾,亟待科研人员去揭开。为了弄清楚其中的奥秘,来自未知研究机构的科研人员勇敢地踏上了探索之旅。他们开展了一项针对帕米膦酸二钠治疗 CPT 机制的研究,希望能找到关键线索,为 CPT 的治疗开辟新的道路。
最终,研究人员得出结论:帕米膦酸二钠可以通过激活 p38 和 ERK1/2 信号通路,促进 CPT 患者来源的间充质干细胞(Mesenchymal stem cells,MSCs)增殖和向成骨细胞分化。这一发现意义重大,为双膦酸盐类药物治疗 CPT 提供了坚实的理论基础,就像在黑暗中为治疗 CPT 点亮了一盏明灯,为未来更精准、更有效的治疗方案提供了新方向。该研究成果发表在《Biochemical and Biophysical Research Communications》杂志上。
研究人员在研究过程中运用了多种关键技术方法。首先,从 CPT 患者胫骨骨折部位以及胫骨骨折的对照组患者处采集骨组织样本,获取间充质干细胞。接着,使用流式细胞术检测细胞特异性表面标记物(CD31、CD34、CD44 和 CD90)来鉴定 MSCs 的纯度。此外,通过 CCK - 8 实验检测细胞增殖和活力。
在细胞鉴定方面,研究人员在光学显微镜下观察到 CPT MSCs 呈现梭形,形态均一。经流式细胞术检测,NC MSCs 和 CPT MSCs 中 CD44 和 CD90 的阳性率均大于 95%,而 CD31 和 CD34 的阳性率均小于 2%,这表明所获取的 MSCs 纯度很高。
细胞增殖和活力实验结果显示,在接种后 24、48 和 72 小时,先天性胫骨假关节 MSCs 的活力显著低于对照组。这一结果初步表明 CPT 患者的 MSCs 在增殖能力上存在一定缺陷。
在研究帕米膦酸二钠对 CPT MSCs 的影响时发现,用不同浓度(0 nM、10 nM、100 nM 和 1 μM)的帕米膦酸二钠处理细胞后,CPT MSCs 的增殖和成骨分化能力均得到显著提升。进一步研究发现,帕米膦酸二钠处理后,CPT MSCs 中 RANKL 的表达降低,而 OPG 蛋白水平升高,同时激活了 p38 和 ERK1/2 信号通路。当同时给予 p38 或 ERK1/2 抑制剂时,经帕米膦酸二钠处理的 CPT MSCs 的增殖和成骨分化能力显著下降。
研究结论表明,CPT MSCs 的成骨潜能相较于对照 MSCs 有所降低,而帕米膦酸二钠能够通过激活 p38 和 ERK1/2 信号通路,促进 CPT MSCs 的增殖和成骨分化。在讨论部分,研究人员指出双膦酸盐类药物通过抑制破骨细胞活性预防骨质疏松的疗效已得到证实,在 CPT 治疗中也被广泛应用。此次研究揭示的帕米膦酸二钠促进 CPT MSCs 增殖和成骨分化的机制,为双膦酸盐类药物在 CPT 治疗中的应用提供了更深入的理论依据,让人们对 CPT 的治疗有了更清晰的认识,有助于未来开发出更有效的治疗策略,改善 CPT 患者的生活质量。