体外冲击波治疗通过激活Wnt5a/Ca²⁺信号通路改善大鼠股骨牵张成骨的分子机制

摘要

目的 探究体外冲击波治疗通过激活Wnt5a/Ca²⁺信号改善大鼠股骨牵张成骨的机制。方法 60只8周龄Sprague Dawley雄性大鼠分为对照组、股骨牵张模型组和体外冲击波疗法（extracorporeal shock wave therapy, SWT）组（n=20）。使用Cat Walk XT系统测量大鼠步态参数。通过显微CT（Micro-CT）扫描分析大鼠股骨形态。组织病理学分级采用Mankin评分标准，并分析软骨下骨各区域Wnt5a阳性细胞百分比。实时聚合酶链反应分析大鼠股骨Ⅰ型胶原和骨桥蛋白mRNA表达。免疫组织化学染色分析骨形态发生蛋白2（bone morphogenetic protein 2,BMP2）、血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor, VEGF）和增殖细胞核抗原（proliferating cell nuclear antigen, PCNA）的表达。蛋白印迹分析Wnt5a/Ca²⁺信号通路蛋白表达。结果 模型组摆动速度、最大接触面积、单站姿、占空比和支架摆动时间低于对照组，ESWT组摆动速度、最大接触面积、单站姿、占空比和支架摆动时间高于模型组（P<0.05）。模型组骨小梁体积分数、小梁厚度和骨密度小于对照组，ESWT组骨小梁体积分数、小梁厚度和骨密度大于模型组（P<0.05）。模型组股关节病理组织学（Mankin）评分高于对照组，Wnt5a阳性细胞数量少于对照组，ESWT组股关节Mankin评分低于模型组，Wnt5a阳性细胞数量多于模型组（P<0.05）。与对照组相比，模型组大鼠软骨下骨板浅表区可见骨细胞陷窝，ESWT组股关节面损伤程度明显减轻（P<0.05）。ESWT诱导模型大鼠Wnt5a标记明显增加（P<0.05）。模型组Ⅰ型胶原和骨桥蛋白mRNA表达低于对照组，ESWT组Ⅰ型胶原和骨桥蛋白mRNA表达高于模型组（P<0.05）。模型组BMP2、VEGF和PCNA染色阳性细胞少于对照组，ESWT组BMP2、VEGF和PCNA染色阳性细胞多于模型组（P<0.05）。模型组CaMKⅡ、PLC、Wnt5a蛋白表达高于对照组，PKC蛋白表达高于对照组，ESWT组CaMKⅡ、PLC、Wnt5a蛋白表达低于模型组，PKC蛋白表达低于模型组（P<0.05）。结论 体外冲击波治疗通过激活Wnt5a/Ca²⁺信号通路促进大鼠股骨牵张成骨新生血管形成、细胞增殖和成骨生长因子的表达，改善骨力学性能和骨矿化加速。

关键词

股骨 / 骨生成 / 牵张 / 体外冲击波疗法