成骨分化与修复调控转录因子Runx2在股骨头坏死组织中的表达非随机平行对照临床观察试验方案

中国组织工程研究第20卷第17期2016–04–22出版ChineseJournalofTissueEngineeringResearchApril22,2016Vol.20,No.17ISSN2095-4344CN21-1581/RCODEN:ZLKHAH2569·研究原著·杨礼庆，博士，副教授，中国医科大学附属盛京医院脊柱关节外科，辽宁省沈阳市110004通讯作者：杨礼庆，博士，副教授，中国医科大学附属盛京医院脊柱关节外科，辽宁省沈阳市110004中图分类号:R318文献标识码:B文章编号:2095-4344(2016)17-02569-06稿件接受：2016-03-06在股骨头坏死组织中的表达：非随机平行对照临床观察试验方案杨礼庆，董成建，朱姝(中国医科大学附属盛京医院脊柱关节外科，辽宁省沈阳市110004)引用本文：杨礼庆，董成建，朱姝.成骨分化与修复调控转录因子Runx2在股骨头坏死组织中的表达：非随机平行对照临床观察试验方案[J].中国组织工程研究，2016，20(17):2569-2574.DOI:10.3969/j.issn.2095-4344.2016.17.019ORCID:0000-0002-1778-6957(杨礼庆)文章快速阅读：文题释义：Runx2：是一种成骨特异性转录因子，对骨组织的形成和重建起着重要作用。Runx2调控间充质干细胞向成骨细胞分化，促进软骨细胞的成熟和软骨的血管化，与破骨细胞分化及细胞外基质的形成密切相关。股骨头坏死：是一个病理演变过程，作为一种破坏性退行性疾病，初始发生在股骨头的负重区，应力作用下坏死骨骨小梁结构发生损伤即显微骨折以及随后针对损伤骨组织的修复过程。造成骨坏死的原因不消除，修复不完善，损伤-修复的过程继续，导致股骨头结构改变、股骨头塌陷、变形，关节炎症，功能障碍。摘要背景：股骨头血供中断或受损引起骨细胞及骨髓成分死亡引发股骨头坏死。多种成骨相关因子如Runt相关转录因子2(Runx2)、骨形态发生蛋白、骨保护素、骨钙素，在其随后修复过程中发挥重要作用。研究发现Runx2基因为成骨分化和骨形成过程中的控制基因，能促进前成骨细胞中各种矿化相关蛋白基因的转录，使其向成骨细胞方向分化，从而在骨修复中起到关键性的作用。方法/设计：研究在中国医科大学附属盛京医院完成，为回顾性、单中心、非随机平行对照试验。研究纳入拟进行全髋关节置换的15例股骨头坏死患者和15例骨关节炎患者。试验在术中获得的骨组织标本，以股骨头颈组织Runx2mRNA表达为主要观察指标，以骨形态发生蛋白2、骨形态发生蛋白7、骨保护素mRNA表达，以及骨钙素免疫反应为次要观察指标。试验方案已在ClinicalTrials.gov注册(注册号NCT02735538)，试验方案取得中国医科大学附属盛京医院伦理委员会的书面批准(批准号：2016PS222K)，并取得受试者或监护人的书面知情同意。讨论：股骨头坏死患者股骨头颈组织包括Runx2mRNA在内的多个骨修复相关基因表达的检测已于2010至2011年完成。研究结果为阐释Runx2mRNA在股骨头坏死中可能扮演的角色，以及对骨修复重建的意义有所贡献。关键词：骨科植入物；人工假体；股骨头坏死；骨关节炎；Runx2；骨形态发生蛋白；骨保护素；骨钙素；非随机对照试验股骨头坏死及骨性关节炎坏死股骨头颈组织中Runx2的表达mRNA表达：Runx2，骨形态发生蛋白2，骨形态发生蛋白7，骨保护素免疫反应：骨钙素实时PCR免疫组化染色患病的髋关节杨礼庆，等.成骨分化与修复调控转录因子Runx2在股骨头坏死组织中的表达：非随机平行对照临床观察试验方案P.O.Box10002,Shenyang110180:YangLi-qing,DepartmentofOrthopedicSurgery,ShengjingHospitalofChinaMedicalUniversity,Shenyang110004,LiaoningProvince,China主题词：股骨头坏死；骨关节炎；骨形态发生蛋白质类；骨保护素；骨钙素基金资助：辽宁省科学技术计划项目(2009225010-15)Osteogenesis-relatedfactorRunx2expressioninnecroticfemoralheadtissue:studyprotocolforanon-randomized,parallel-controlledtrialYangLi-qing,DongCheng-jian,ZhuShu(DepartmentofOrthopedicSurgery,ShengjingHospitalofChinaMedicalUniversity,Shenyang110004,LiaoningProvince,China)AbstractBACKGROUND:Osteonecrosisofthefemoralhead(ONFH)resultsfromaninterruptionofthebloodsupplytothefemoralheadorinjury-causeddeathofchondrocytesandbonemarrowcomponents.Manyosteogenesis-relatedfactors,suchasRunt-relatedtranscriptionfactor2(Runx2),bonemorphogeneticprotein(BMP),osteoprotegerinandosteocalcin,areinvolvedinthesubsequentrepairprocess.TheRunx2genehasbeenshowntocontrolosteoblastdifferentiationandformationbyupregulatingthetranscriptionofvariousmineralization-relatedproteingenes,allowingosteoblastprecursorsdifferentiationintoosteoblasts,andplayingakeyroleinbonerepair.METHODS/DESIGN:Thisretrospective,single-center,non-randomized,parallel-controlledtrialwasperformedatShengjingHospitalofChinaMedicalUniversity,China.FifteenpatientswithONFHand15patientswithosteoarthritisundergoingtotalhipreplacementwereincluded.PrimarymeasurewasRunx2messengerRNA(mRNA)expressioninfemoralheadandnecktissue,andsecondarymeasuresincludedBMP-2,BMP-7andosteoprotegerinmRNAexpression,aswellasosteocalcinimmunoreactivity.ThistrialwasregisteredatClinicalTrials.gov(identifier:NCT02735538)andacquiredwrittenapprovalfromtheEthicsCommitteeofShengjingHospitalofChinaMedicalUniversity(approvalNo.2016PS222K).Writteninformedconsentwasobtainedfromeachincludedpatient.DISCUSSION:ThisstudyinvolvedinthedetectionofmRNAexpressionofseveralbonerepair-relatedgenes,includingRunx2,inthefemoralheadandneckofpatientswithONFHwasperformedbetween2010and2011.ThisobservationalstudywillhelpclarifytheroleandpossibleclinicalsignificanceofRunx2infemoralheadnecrosis,bonerepairandreconstruction.Subjectheadings:FemurHeadNecrosis;Osteoarthritis;BoneMorphogeneticProteins;Osteoprotegerin;OsteocalcinFunding:theHigh-TechResearchandDevelopmentProgramofLiaoningProvinceofChina,No.2009225010-15Citethisarticle:YangLQ,DongCJ,ZhuS.Osteogenesis-relatedfactorRunx2expressioninnecroticfemoralheadtissue:studyprotocolforanon-randomized,parallel-controlledtrial.ZhongguoZuzhiGongchengYanjiu.2016;20(17):2569-2574.0背景Background股骨头坏死(osteonecrosisoffemoralhead，ONFH)是一种破坏性退行性疾病，病情进展可以发生软骨下骨和关节面软骨的塌陷[1-2]。股骨头坏死的发病机制中以骨内压增高理论受到众多学者的青睐，而该理论的核心是由于骨髓间充质干细胞向成骨细胞和脂肪细胞分化失衡[3]。成人正常骨髓间充质干细胞可向脂肪细胞和成骨细胞分化，且保持平衡，以维持正常生理状态。当受到外源性刺激，比如外源性激素和酒精的使用，骨髓微环境发生改变后这一平衡就会被打破，出现骨髓间充质干细胞向脂肪细胞分化增多，导致骨髓腔压力增高，从而引起股骨头发生“缺血性”坏死[4]。Runt相关转录因子2(Runx2)是一种成骨特异性转录因子，其过表达可增强骨髓间充质干细胞的成骨分化能力，从而有效提高间充质干细胞移植修复骨缺损及骨坏死的作用[5-10]。Runx2控制着成骨细胞特异性基因骨钙素(osteocalcin)的表达，是成骨细胞分化及行使功能的中枢调控。骨钙素是评价骨形成和骨转化率的指标[11]。骨钙素是由成骨细胞产生和分泌的一种具有骨代谢调节激素作用的因子[12]，被认为是骨形成功能的良好标志[13]。陈镇秋等[14]以7例激素性股骨头坏死ARCOⅣ期患者为实验组，7例股骨颈骨折患者为对照组，应用免疫组化和qPCR法检测股骨头标本中骨钙素和Runx2的表达，结果显示激素性股骨头坏死的发病过程可能与杨礼庆，等.成骨分化与修复调控转录因子Runx2在股骨头坏死组织中的表达：非随机平行对照临床观察试验方案ISSN2095-4344CN21-1581/RCODEN:ZLKHAH2571及骨钙素有密切联系。股骨头坏死是由多种原因引起股骨头血供中断或受损引起骨细胞及骨髓成分死亡，在其随后修复过程中，骨形态发生蛋白(BMP