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激素性骨坏死与血管内皮细胞功能状态关系的实验研究激素性骨坏死与血管内皮细胞功能状态关系的实验研究
西北工业大学医院骨二科(西安710072) 高培国 范成杰 王坤正3 武永刚3 刘国年
摘 要 目的:探讨内皮细胞损伤在激素性骨坏死发生发展中的作用机制及相互关系.
方法:选用中国白兔随机分3组.A组:马血清加用甲基强的松龙组;B组:单用四甲基强的
松龙组;C组:对照组.A,B组分别于用药前及最后一次用激素后3,7,21d测定血浆内皮素
(ET),细胞间粘附分子21(ICAM21)和血栓调节蛋白(TM).结果:A组血浆中ET,ICAM21
及TM于最后一次用激素后3d呈不同程度的增高, 1周时显著性增高, 3周时无明显变化,
单用激素组变化不明显.结论:激素治疗变态反应性疾病过程中,引起血液中ET,ICAM21
及TM增高,打破了正常细胞因子间的平衡状态,引起微血管收缩,血流瘀滞及血液高凝,
进而引起骨内微循环中微血栓形成,引起骨组织缺血,缺氧,形成骨坏死.
主题词 骨坏死 病理生理学 @内皮素 @细胞间粘附分子 血栓调节蛋白 兔
材料和方法
1 动物模型的复制及分组 健康成年中国
大耳白色家兔(由西安医科大学实验动物中心提
供),共56只,雌雄各半,体重2. 6~3. 2kg,平均
2. 9kg,随机分为3组.A组: 20只,激素与马血清
共用组,将马血清(郑州华美公司)10m l kg,经耳
缘静脉注射药物,间隔3周时间.相同方法,剂量,
再次经耳缘静脉注射马血清,间隔2周后,将甲基
强的松龙45m g kg d(U p john公司)连续5d腹
腔内注射.B组: 20只,单纯注射甲基强的松龙
45m g kg d,连续5d腹腔内注射.C组: 16只,
腹腔内注射生理盐水作对照.3组动物均分笼饲
养,自由饮水,标准饮食.定期采集样品或处死后
采集标本.注射甲基强的松龙的动物,每天每只腹
腔内注射青霉素10万U,预防感染.
2 血管内皮细胞相关因子的检测
2. 1 检测指标,试剂和方法:血浆内皮素
(ET)和血栓调节蛋白(TM),其含量测定均采用
放射免疫法,单位分别为p g m l和ng m l,试剂盒
均购置北京东亚放射免疫研究所.血浆细胞间粘
附分子21(ICAM21)水平,采用酶联免疫法测定,
药盒由德国Boeh ringer公司提供.
2. 2 标本收集:A,B两组动物各8只均于
用药前及最后一次用激素后3d,1W,3W行心内
3西安交通大学第二医院
穿刺抽全血标本,测定上述各项指标.取2%
ED TA2N a2抗凝血标本1. 0m l分离血浆,230℃
冻存,以备测定ICAM21.另取抗凝血标本2.
0m l, 3000r m in离心10m in,取血浆270℃冻存,
以备测定ET21和TM.
2. 3 检测过程
2. 3. 1 TM测定:采用放射免疫法[ 1 ],包被
SZ257IgG的放射免疫小杯每孔加入1:20稀释
的血浆或TM标准液200Ll.反应后加入I1252SZ2
53IgG200Ll,最后用计数仪测定每孔结合的放射
性强度及IM含量.
2. 3. 2 ICAM21测定:采用EL ISA法[ 2 ],将
抗ICAM21单抗取5Ll加1240Ll包被缓存液,加
入酶标板中, 4℃过夜.加封闭缓存液, 37℃放置
30m in,系列稀释的标准ICAM21或待测样品,加
1:200稀释的兔抗ICAM21抗体,再加辣根过氧
化酶标记羊抗兔抗体,加底物O PD显色,用
2N H2SO4终止反应,酶联读数仪490nm读取OD
值,从标准曲线上查出各样标本ICAM21含量.
2. 3. 3 ET21测定:采用放射免疫法测定.
具体为:先将标准ET和各血浆标本与ET抗体,
加入含有T ritonX2100的放射免疫分析缓冲液
中,混匀后4℃孵育过夜,次日各管中加入I1252ET
混匀, 4℃孵育过夜,第3天分别在各管中加入第
二抗体和正常兔血清,混匀,室温再孵育2h,离心
分离结合和游离的I1252ET,在C计数仪上测每管
294陕西医学杂志2003年6月第32卷第6期
沉淀物的cpm值,以标准ET为横坐标,B B0百
分数为纵坐标,绘制标准曲线,再根据曲线计算出
每管标本血浆ET浓度.
结 果
1 各组用药前后血浆中TM,ET及ICAM2
1的含量见表1,2,3.
表1 各组用药前后血浆中TM含量(ng m l,xq±s,n= 8)
组 别用药前
第2次注射
马血清后24h r

最后一次注射激素后
3d1W3W
A组21. 65±7. 0229. 39±6. 18# 32. 20±9. 41#58. 82±10. 09#△50. 91±8. 68#△
B组21. 40±6. 98 24. 84±5. 6525. 19±10. 0431. 53±7. 14#
注:用药后与用药前组比较#P< 0. 05,A组与B组比较,△P< 0. 05以下相同
表2 各组用药前后血浆中ET含量(ng m l,xq±s,n= 8)
组 别用药前
第2次注射
马血清后24h r

最后一次注射激素后
3d1W3W
A组45. 67±9. 5341. 76±8. 11 50. 81±9. 6063. 36±11. 02#79. 39±12. 54#△
B组44. 37±10. 00 52. 79±8. 9754. 69±10. 2063. 74±9. 44#
表3 各组用药前后血浆中ICAM21含量(ng m l,xq±s,n= 8)
组 别用药前
第2次注射
马血清后24h r

最后一次注射激素后
3d1W3W
A组11. 84±2. 3418. 78±4. 90 15. 71±5. 3121. 92±8. 64#18. 71±7. 44#
B组12. 02±2. 16 13. 40±3. 1614. 99±5. 5615. 28±4. 82
讨 论
我们的实验检测了不同时期血浆ET21,
ICAM21及TM的含量,以便进一步分析骨坏死
不同时期血管内皮细胞的功能状态.本实验中选
择内皮素目的是测定内皮细胞损伤后血管活性肽
的变化,目前已知ET是作用最强和效应最持久
的内源程序性血管活性肽.其血管收缩的强度是
血管紧张素的10倍,去甲肾上腺素的100倍[ 3 ].
我们的实验显示给家兔肌注大剂量甲基强的松龙
后可使血浆中ET21水平明显升高,给药时间越
长ET21水平升高越明显.激素组使机体内脂质
代谢紊乱,产生高脂血症是造成血管内皮损伤,内
皮素分泌释放增加的主要原因.因为高脂血症时
血中低密度脂蛋白和氧化型低密度脂蛋白增多与
血管内皮细胞上的受体结合通过三磷酸肌醇细胞
内信息传递系统促进内皮细胞合成和释放;它们
也可以直接损伤血管内皮细胞使其内皮素释放增
多;氧化型低密度脂蛋白还可刺激巨噬细胞合成
和分泌内皮素.王坤正[ 4 ]发现给家兔注射皮质激
素后血中总胆固醇和甘油三酯明显升高,股骨头
内血管内皮细胞可见脂质沉积.降脂药
C linofib ra te不仅抑制高脂血症的发生,亦明显降
低血浆内皮素水平.股骨头骨内ET21大量增加
可使股骨头内微循环发生障碍,最终导致股骨头
骨细胞及骨组织坏死.大剂量使用激素后,一方面
血中脂类物质增多,血液粘滞度增加,股骨头内血
管脂肪栓塞.另一方面,股骨头局部ET21增多,
使股骨头内的血管收缩,舒张失去平衡,出现强烈
而持久的血管收缩,引起股骨头骨组织缺血,缺
氧,酸中毒.而组织损伤后释放出凝血溶酶,TN F,
IL21等物质反过来又刺激血管内皮细胞的ET
m RNA的表达,使内皮素合成和释放增多,进一
步引起血管收缩形成恶性循环.
细胞间粘附分子21(ICAM21,CD45)是一种糖
蛋白,主要表达于内皮细胞,也表达在淋巴细胞和
其它白细胞上.正常状态下成低水平表达,受细胞
因子的作用后表达增强,在发生免疫反应和炎症
部位的血管内皮细胞表达增强,从而促进白细胞
由血管内游至血管外.白细胞在这些区域的聚集
一方面对血管产生机械梗阻作用,导致迟发性缺
394陕西医学杂志2003年6月第32卷第6期
血后低灌注,加重局部骨组织缺血;另一方面白细
胞本身对内皮细胞产生毒性作用[ 5 ].白细胞颗粒
内还含有蛋白水解酶,弹性蛋白酶等,可降解几乎
所有的细胞外基质成份,袭击完整的细胞,导致内
皮细胞脱落,骨内微循环再次遭受严重的破坏.
实验中我们观察到单纯激素组变化不大,而
A组在第二次注射马血清后24h发现ICAM21明
显增高.这可能与早期免疫排斥反应有关,在激素
应用后3d虽然一次性降低,但后期又逐渐升高,
晚期的升高可能由于一方面免疫复合物对
ICAM21的刺激作用,另一方面由于骨坏死动物
高脂血症的存在,可以稳定地增加ICAM2
1m RNA的水平.另外,随着用药时间的延长骨组
织局部微循环缺血,缺氧,促使内皮细胞合成促炎
性因子如IL21,TN F2A等,两者均诱导ICAM21
表达.总之,ICAM21在马血清与激素诱导的骨坏
死模型中可通过直接和间接途径参与骨内微循环
的损害,从而使这种恶性循环进一步加重.血浆内
升高的ICAM21浓度能间接反应免疫活性程度,
在预示和区分病情的严重程度方面具有重要的诊
断,预后和治疗上的价值.
血栓调节蛋白(TM)是位于血管内皮细胞表
面的蛋白质,它与凝血酶以化学计量1:1的比例
形成可逆复合物,在该复合物形成后,凝血酶不再
具有促凝活性,但却获得了比游离的凝血酶强
1000倍的激活蛋白C的能力,活化的蛋白C与蛋
白S存在的情况下可以使血液凝固因子V a及—a
活化,这样,通过催化蛋白C的激活,TM在血管
壁表面作为凝血调节剂具有重要的作用[ 6 ],另外,
TM还能降解纤溶酶原激活物抑制剂,增加血中
纤溶酶原激活物水平,促进纤溶.研究发现,血
TM主要由损伤的血管内皮细胞将TM降解段释
放到血中,而生理情况下,内皮细胞不分泌和释放
TM[ 7 ].因此,血TM水平反映了血管内皮损伤的
程度,是反应血管内皮损伤和破坏的一个标志.
实验中我们观察到A组在第2次注射马血
清后24h血TM便升高,而在应用激素后3d升高
不明显,随着用药时间的延长TM水平逐渐升高,
这可能是由于马血清所致的变态反应使小血管壁
损伤,开始应用激素时减轻了局部的炎症反应,激
素的蓄积作用还没有发挥,随着用药时间的延长
激素进一步使内皮细胞合成受到抑制,内皮细胞
损伤加重.同时在造模后期由于继发纤溶使部分
血栓溶解,尤其动脉内血栓溶解,血管再通,坏死
血管壁随再灌注破裂,缺血再灌注损伤通过氧自
由基造成内皮细胞膜脂质过氧化,致使内皮细胞
损伤加重,使骨髓内出血,进一步加重了股骨头的
损害,而单纯应用激素组早期TM变化不明显,到
用药后1周时其含量虽升高,但仍与用药前无显
著性差异.检测血浆中ET及TM水平来结合其
它影像学检查早期诊断骨坏死提供了实验依据.
血管内皮损伤,血流瘀滞和血液高凝3个因
素是造成骨内微循环血栓形成的主要原因.内皮
细胞损害最有可能激活血小板聚集和纤维蛋白血
栓形成,以后逐渐波及小静脉,静脉,小动脉和骨
外动脉.变态反应和激素所致血液高粘度,高凝,
高脂血症和纤溶下降更具备了血栓形成的条件,
加之缺血再灌注损伤和继发纤溶所致纤溶下降以
及局部内皮素所致血管收缩,ICAM21诱导的白
细胞在血管壁的粘附,使血管管腔更进一步狭窄,
这些综合因素的作用使骨内微循环更容易形成血
栓,造成骨髓和骨缺血,骨髓坏死和骨坏死.
参考文献
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app lica t io na sam a rke rfo rva scu la rendo the lia l
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(收稿: 2002212227)
494陕西医学杂志2003年6月第32卷第6期
387105
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