高脂血症中脂滴堆积通过干扰钛种植体表面成骨 - 破骨平衡损伤骨结合

【字体: 时间:2025年05月29日 来源:BMC Oral Health 2.6

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  【编辑推荐】为探明高脂血症损害钛种植体骨结合的机制,研究人员以高脂血症小鼠为模型,探讨脂滴堆积对种植体表面成骨 - 破骨平衡的影响。发现脂滴堆积通过 ROS/Wnt/β-catenin 和 ROS/RANKL/NF-κB 通路失衡诱导氧化损伤,损害骨结合,为临床改善高脂血症患者种植疗效提供新方向。

  
在口腔种植领域,钛种植体的骨结合质量是决定修复成败的关键。然而,临床数据显示高脂血症患者的种植体失败率显著高于正常人群,但其背后的生物学机制却一直迷雾重重。传统认知中,骨代谢依赖成骨细胞与破骨细胞的动态平衡,而高脂环境如何打破这一平衡并影响种植体表面的骨形成过程,始终缺乏系统性研究。随着代谢性疾病发病率的攀升,解析高脂血症与骨结合的相互作用机制,成为突破临床治疗瓶颈的迫切需求。

为揭开这一科学谜题,山东大学口腔医学院(山东省口腔组织再生重点实验室)的研究团队开展了深入探究。研究以 C57BL/6J 小鼠为模型,通过高脂饮食构建高脂血症动物模型,结合钛种植体股骨植入手术,综合运用 Micro-CT、硬组织切片染色、免疫荧光(IF)、酶联免疫吸附试验(ELISA)、透射电镜(TEM)等技术,从体内外多维度解析脂滴堆积对骨结合的影响及分子机制。研究成果发表于《BMC Oral Health》,为高脂血症患者的种植修复提供了关键理论依据。

研究采用的主要技术方法包括:①动物模型构建:高脂饮食诱导小鼠高脂血症,并行钛种植体植入;②影像学与组织学分析:Micro-CT 评估骨结合参数(BV/TV、Tb.N 等),硬组织切片计算骨 - 种植体结合率(BIC%);③分子机制验证:免疫荧光检测氧化损伤标志物(8-OHdG)、成骨 / 破骨相关信号通路蛋白(non-p-β-catenin、RANKL、NF-κB),ELISA 定量炎症因子与内质网应激(ERS)相关分子,透射电镜观察脂滴与细胞器互作;④细胞功能研究:体外培养骨髓间充质干细胞(BMMSCs),通过 BODIPY 染色、DCFH-DA 检测等分析脂滴堆积与氧化应激的关系。

研究结果


1. 高脂血症诱导种植体周围氧化损伤并抑制成骨通路


高脂血症小鼠种植体周围 8-OHdG 荧光强度较正常组升高 6 倍,同时成骨关键通路 Wnt/β-catenin 的激活形式 non-p-β-catenin 表达减少至正常组的 1/3。这表明高脂环境通过增强氧化应激,抑制 Wnt/β-catenin 信号传导,直接损害成骨细胞活性。

2. 脂滴堆积通过 ROS/RANKL/NF-κB 通路促进破骨细胞活化


高脂血症小鼠种植体周围 TRAP 阳性破骨细胞数量显著增加,伴随 RANKL/NF-κB 通路激活。局部注射 ROS 拮抗剂 N - 乙酰 - L - 半胱氨酸(NAC)可降低 RANKL 和 NF-κB 表达,同时增加抑炎因子 I-κB 和骨保护素(OPG)水平,证实氧化应激通过激活 RANKL/NF-κB 通路驱动破骨细胞过度分化。

3. 脂滴堆积是氧化损伤的核心诱因


透射电镜观察发现,高脂血症小鼠种植体表面细胞内脂滴与线粒体、内质网紧密接触,导致线粒体嵴减少、内质网肿胀等结构损伤。尽管 NAC 可缓解内质网应激(GRP78、CHOP 等标志物降低),但无法减少脂滴数量,提示脂滴堆积是诱导氧化损伤的原发性因素,而非氧化应激的次级产物。

4. 体外实验验证脂滴 - 氧化损伤的直接关联


在高脂培养的 BMMSCs 中,脂滴染色(BODIPY)强度与 ROS 水平(DCFH-DA)、内质网应激标志物(GRP78)呈正相关,同时伴随线粒体功能指标(GSH/GSSG、NAD+/NADH、ATP)显著下降。去除 NAC 干预后,细胞内氧化应激与功能损伤复现,进一步证实脂滴持续存在是氧化损伤恶性循环的基础。

研究结论与意义


本研究首次系统阐明高脂血症中脂滴堆积通过双重机制损害骨结合:一方面通过 ROS/Wnt/β-catenin 通路抑制成骨,另一方面通过 ROS/RANKL/NF-κB 通路亢进破骨,最终打破种植体表面的骨代谢平衡。研究发现脂滴不仅是代谢异常的标志物,更是诱导氧化损伤和细胞器功能障碍(内质网应激、线粒体损伤)的核心因素。尽管 NAC 等抗氧化剂可短期缓解氧化应激,但无法根本解决脂滴堆积问题,提示未来治疗需靶向脂代谢异常,如促进脂滴分解或抑制其过度合成。

该研究为高脂血症患者的种植修复提供了双重启示:一是临床需关注患者血脂水平对种植疗效的潜在影响,二是开发针对脂滴调控的新型策略(如激活脂 ophagy 或干预脂质合成通路)可能成为改善骨结合的关键手段。此外,研究建立的高脂血症 - 骨结合模型为探索代谢性疾病与骨组织相互作用提供了重要参考,有助于推动跨学科领域对代谢 - 骨骼轴的深入研究。

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