基于ITS探讨软骨下骨rod-plate微结构重塑在骨关节炎发病机制中的作用

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81601930
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    18.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H0608.骨、关节、软组织退行性病变
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2019-12-31

项目摘要

The pathogenesis of osteoarthritis (OA) is still unclear, and it has been suggested that subchondral bone microstructure and remodeling plays an important role in it. Studies found that the abnormal subchondral bone resorption precedes OA cartilage changes. However, how subchondral bone resorption contributes to cartilage degradation is largely unknown. Recently, a novel technique, Individual Trabecula Segmentation (ITS), has been developed, which is able to discompose the whole trabecular bone into individual plates and rods and quantify the rod-plate microstructure. Using this technique, we detected the rod-plate microstructure changes of subchondral bone from knee OA patients. We found that in subregions with histologically intact cartilage in the OA group, bone volume fraction of subchondral bone did not change; nevertheless, the rod bone volume fraction and trabecular number were decreased significantly in OA group. Thus, it was hypothesized that trabecular rod loss may lead to uneven distribution of rod-plate microstructure, resulting in increased shear stresses and damage in cartilage. Based on these findings, we plan to further explore the role of subchondral rod-plate microstructure and remodeling in OA pathogenesis in this project. Tibial plateaus from knee OA patients during total knee arthroplasty and the knee joints from guinea pigs with spontaneous OA will be used. Cartilage damage will be estimated by histology, then the changes in rod-plate microstructure and mechanical properties of subchondral bone will be investigated by ITS and finite element analysis, respectively. To explore the mechanism of the changes in rod-plate microstructure and remodeling in subchondral bone, the numbers of preosteoclasts, osteoclasts, osteoprogenitors, osteoblasts and endothelial cells and the expression of related cytokine will be detected. This study will shed new light on the role of subchondral bone rod-plate microstructure and remodeling in OA pathogenesis, and also provide a new strategy for the treatment and early detection of OA in humans.
骨关节炎(OA)发病机制未明,软骨下骨微结构重塑改变与其密切相关。研究发现,OA发病中软骨下骨的异常骨吸收早于软骨改变,但其致病机制未明。单个骨小梁分解(ITS)技术可将骨组织分解为单个杆状(rod)或板状(plate)骨小梁并确定其数目和方向。利用该技术,我们研究发现在OA病人软骨完好区域,虽然软骨下骨总骨量不变,但rod的骨量和数目明显降低。我们推测rod丢失造成rod和plate不均匀分布,进而诱发软骨退变。本项目拟以OA病人标本和豚鼠自发性OA模型为对象,组织学评估软骨退变, ITS和有限元分析检测软骨下骨rod-plate微结构和力学性能变化;免疫染色检测破骨前体/破骨细胞、成骨前体/成骨细胞、血管内皮细胞活性及相关因子表达,以揭示微结构重塑改变的细胞机制。本项目将在单个骨小梁水平阐明软骨下骨rod-plate微结构重塑在OA发病中的作用,为OA治疗和早期诊断提供理论和实验依据。

结项摘要

骨关节炎(OA)发病机制未明,软骨下骨微结构重塑改变与其密切相关。研究发现,OA发病中软骨下骨的异常骨吸收早于软骨改变,但其致病机制未明。单个骨小梁分解(ITS)技术可将骨组织分解为单个杆状(rod)或板状(plate)骨小梁并确定其数目和方向。利用该技术,我们研究发现在OA病人软骨完好区域,虽然软骨下骨总骨量不变,但rod的骨量和数目明显降低。我们推测rod丢失造成rod和plate不均匀分布,进而诱发软骨退变。本项目通过以OA病人标本和豚鼠自发性OA模型为对象,组织学评估软骨退变, ITS和有限元分析软检测骨下骨rod-plate微结构和力学性能变化;免疫染色检测破骨前体/破骨细胞、成骨前体/成骨细胞、血管内皮细胞活性及相关因子表达,揭示了微结构重塑改变的细胞机制。本项目在单个骨小梁水平阐明软骨下骨rod-plate微结构重塑在OA发病中的作用,为OA治疗和早期诊断提供理论和实验依据。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Subchondral Trabecular Rod Loss and Plate Thickening in the Development of Osteoarthritis
骨关节炎发展过程中的软骨下小梁杆丢失和骨板增厚
  • DOI:
    10.1002/jbmr.3313
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Journal of bone and mineral research
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Yan Chen;Yizhong Hu;Y Eric Yu;Xingjian Zhang;Tezita Watts;Bin Zhou;Ji Wang;Ting Wang Weiwei Zhao Kwong Yuen Chiu;Frankie KL Leung;Xu Cao;William Macaulay;Kyle K Nishiyama Elizabeth Shane;X Edward Guo;William W Lu
  • 通讯作者:
    William W Lu
Abnormal subchondral bone remodeling and its association with articular cartilage degradation in knees of type 2 diabetes patients
2型糖尿病患者膝关节软骨下骨重塑异常及其与关节软骨退化的关系
  • DOI:
    10.1002/jrsm.1292
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Bone Research
  • 影响因子:
    12.7
  • 作者:
    Yan Chen;Yong-Can Huang;Chun Hoi Yan;Kwong Yuen Chiu;Qingjun Wei;Jingmin Zhao;X Edward Guo;Frankie Leung;William W Lu
  • 通讯作者:
    William W Lu
Association between bisphosphonate use and risk of undergoing knee replacement in patients with osteoarthritis
双膦酸盐的使用与骨关节炎患者接受膝关节置换术的风险之间的关联
  • DOI:
    10.1136/annrheumdis-2018-212998
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Annals of the Rheumatic Diseases
  • 影响因子:
    27.4
  • 作者:
    Chen Yan;Zhao Jinmin;Lao Shan;Lu Weijia William
  • 通讯作者:
    Lu Weijia William
Proximal Tibial Cortex Transverse Distraction Facilitating Healing and Limb Salvage in Severe and Recalcitrant Diabetic Foot Ulcers
近端胫骨皮质横向牵拉促进严重和顽固性糖尿病足溃疡的愈合和肢体抢救
  • DOI:
    10.1097/corr.0000000000001075
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Clin Orthop Relat Res
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Yan Chen;Xiaocong Kuang;Jia Zhou;Puxiang Zhen;Zisan Zeng;Zhenxun Lin;Wei Gao;Lihuan He;Yi Ding;Guangwei Liu;Shaohua Qiu;An Qin;William Lu;Shan Lao;Jinmin Zhao;Qikai Hua
  • 通讯作者:
    Qikai Hua
Changes in disease activity, disability and mortality of inflammatory arthritis in in the new millennium compared with the 10 years before
新千年炎症性关节炎疾病活动度、致残率和死亡率与10年前相比的变化
  • DOI:
    10.21037/aoj.2018.09.02
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Annals of Joint
  • 影响因子:
    0.4
  • 作者:
    Mingwei He;Qingjun Wei;Shan Lao;William Lu;Yan Chen
  • 通讯作者:
    Yan Chen

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  • 通讯作者:
    余志毅

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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