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骨骼对脓毒症的影响及相关机制的初步研究

作　者: 张耀宗
导　师: 陈林
学　校: 第三军医大学
专　业:
关键词: 人小鼠骨感染脓毒症内皮祖细胞骨代谢基质细胞衍生因子-1α 成纤维生长因子受体-1
分类号: R459.7
类　型: 博士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

脓毒症是危重病患者的常见病症之一，在美国，每年因脓毒症导致死亡约占全部死亡患者的9.3%。此外，由脓毒症引起的脓毒症休克是导致ICU患者死亡的最常见疾病之一。当前对于脓毒症及脓毒症休克的治疗包括：治疗原发病；清除感染病灶；增强患者免疫功能；器官功能支持及纠正水电解质平衡等。尽管如此，脓毒症的治疗仍然是临床难题。大量研究证实：免疫功能受损、造血系统功能障碍如贫血、血小板减少、代谢系统功能改变如高血糖、胰岛素抵抗等均对脓毒症的病程和预后产生不良影响。骨骼是一个多功能器官，生理条件下处于动态平衡状态，这种平衡状态主要由成骨细胞和破骨细胞等来维持。近来研究证实，骨骼除了具有协助完成运动、保护内脏器官等功能外，还能够影响造血、调节免疫和代谢等功能。骨骼主要由骨和骨髓构成，在成年个体能够生成各种血液细胞的造血干细胞定居于骨髓中，除了形成血液细胞外，造血干细胞还能分化成肾、肝、脑和心脏等非血液组织的相应细胞。近年来的研究发现：造血干细胞能够用来治疗造血系统疾病及器官功能障碍。研究证实：骨骼中的成骨细胞和破骨细胞对造血干细胞的增殖和动员具有重要作用。第一，成骨细胞是形成“造血干细胞龛”的重要细胞成分，造血干细胞就在“造血干细胞龛”中增殖、分化；第二，成骨细胞和破骨细胞能够通过调节SDF-1等来调节造血干细胞的动员。除此之外，骨骼还能调节免疫系统功能。例如：骨髓为早期及终末期淋巴细胞的发生提供场所。而且，骨骼还具有内分泌器官的功能，研究证实：骨骼能够分泌多种激素、生长因子及细胞因子，如：瘦素、滤泡抑素、白介素-1和白介素-6。晚近发现，成骨细胞分泌的骨钙素具有调节血糖和能量代谢的功能。由于骨骼能对造血系统、免疫系统及内分泌系统具有重要调节作用，而这些系统功能失调能够对脓毒症的发生和预后产生不良影响，因此，我们推测疾病情况下骨骼结构、功能的变化可能脓毒症的发生、发展与转归产生影响。据此，本课题主要开展2方面工作。第一，成骨细胞产生的骨碱性磷酸酶、骨钙素以及反映破骨细胞功能的I型胶原C端肽等骨骼代谢标记物在罹患感染的新生儿体内的变化，以及此种变化和新生儿病情严重程度的相关性；第二，利用脓毒症小鼠模型探讨骨骼组织变化能否及如何对脓毒症的发生、发展及其机制。主要实验方法：第一部分：血清骨碱性磷酸酶、骨钙素及I型胶原C端肽水平在感染新生儿中的变化根据病情将入住新生儿重症监护室的患儿分为感染组和非感染组。对感染组和非感染组患儿的SNAPPE、白介素-6、前降钙素原、骨碱性磷酸酶、骨钙素及I型胶原C端肽血清水平进行测定，比较感染组和非感染组的差异，并对感染患者治疗前及治疗后水平进行对比。第二部分：FGFR1经调节骨骼代谢影响内皮祖细胞动员及脓毒症小鼠预后的机制初步研究1、利用H.E.染色观察成骨细胞中特异性敲除FGFR1(Fgfr1^-/-)的胫骨变化并与与同窝野生型（Fgfr1fl/fl）小鼠骨骼进行对比。2、利用盲肠结扎穿孔方法建立脓毒症小鼠模型，比较Fgfr1^-/-和Fgfr1fl/fl小鼠生存时间及死亡率。3、使用流式细胞仪对腹腔注射大肠杆菌LPS的Fgfr1^-/-与Fgfr1fl/fl外周血中内皮祖细胞数量进行比较。4、使用RT-PCR测定骨组织及LPS处理过的原代成骨细胞SDF-1α mRNA表达，用酶联免疫吸附法测定骨组织、骨髓及血清、细胞培养液上清中SDF-1α的水平。主要实验结果：一、血清BALP水平可反映NICU中感染患儿病情的严重程度感染组患儿血清BALP水平明显低于非感染组。感染组患儿经过有效治疗后血清BALP水平明显升高。感染组患儿在治疗前后血清BALP水平与SNAPPE评分负相关；与白介素-6水平负相关。4、在感染患儿、非感染患儿以及经过治疗的感染患儿，血清骨钙素、前降钙素原、I型胶原C端肽血清水平无明显变化。二、在成骨细胞敲除FGFR1可能通过增加SDF-1α分泌来增加外周血中内皮祖细胞数量，进而改善脓毒症小鼠的预后1、成骨细胞中特异性敲除Fgfr1的小鼠骨量增加。2、行CLP的Fgfr1^-/-小鼠生存率及存活时间明显高于野生型小鼠。3、腹腔注射LPS的Fgfr1^-/-小鼠外周血中内皮祖细胞数高于野生型小鼠。4、腹腔注射LPS的Fgfr1^-/-小鼠血清中SDF-1α水平高于野生型小鼠，但在骨髓中低于野生型；经过LPS处理的Fgfr1^-/-原代成骨细胞SDF-1α水平高于野生型。骨组织中SDF-1α mRNA的表达高于野生型小鼠。5、腹腔注射LPS的Fgfr1^-/-小鼠及LPS处理的Fgfr1^-/-原代成骨细胞中SDF-1αmRNA水平高于野生型小鼠或细胞。主要结论：NICU中感染患儿血清中BALP水平明显低于非感染患儿，但经过治疗后其水平增高，BALP水平与SNAPPE评分相关，提示血清BALP水平能够反映感染患儿病情的严重程度。Fgfr1^-/-小鼠骨量增多，罹患脓毒症后生存时间延长，死亡率降低，外周血中内皮祖细胞数量增多可能是其原因。Fgfr1^-/-小鼠外周血中SDF-1α水平较野生型小鼠增高，而骨髓中浓度较低，这可能是内皮祖细胞动员至外周的原因。

骨骼对脓毒症的影响及相关机制的初步研究

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