目的:比较正常人和髋关节发育不良(developmental dysplasia of the hip,DDH)患者日常活动下脊柱-髋关节的应力分布、位移与矢状面参数。方法:依据1例24岁男性DDH患者(身高175 cm,体质量65 kg)与1名健康男性志愿者的CT图像,采用骨科通...目的:比较正常人和髋关节发育不良(developmental dysplasia of the hip,DDH)患者日常活动下脊柱-髋关节的应力分布、位移与矢状面参数。方法:依据1例24岁男性DDH患者(身高175 cm,体质量65 kg)与1名健康男性志愿者的CT图像,采用骨科通用方法重建两者的髋关节和脊柱计算机辅助设计(computer aided design,CAD)模型,建立其脊柱-髋关节耦合有限元模型,预测在站立和坐下位姿、步行和站立-坐下运动时的脊柱和髋关节应力位移和骨盆相对腰椎的位姿变化。结果:预测所得的正常人在脊柱屈伸、侧弯和旋转时,除L_(2)-L_(3)椎间侧弯角度(5.5°)较既往研究的最小侧弯角度(7.5°)小之外,其余椎间各活动度均在既往研究的范围内,间接证实了有限元模型的有效性。预测所得腰椎间盘最大应力(1.6 MPa)出现在L_(5)-S(S为骶骨)的椎间盘,而最小应力(0.93 MPa)出现在L_(1)-L_(2)的椎间盘,且应力分布从上到下逐渐增大。静态站立和坐位时,DDH患者脊柱均出现明显应力集中且最大应力大于正常人;步态运动过程中,DDH患者脊柱最大应力(约279.68 MPa)明显高于正常人(255.57 MPa),但双侧骨盆位移低于正常人;站立-坐下运动过程中,DDH患者较正常人的髋关节应力和位移呈现与步行相同的趋势。两种运动均表明DDH患者的脊柱-髋关节活动度低于正常人且微观力学性能退变。结论:本研究初步建立了人体脊柱-髋关节耦合有限元模型,并预测了DDH患者相比正常人其脊柱和髋关节的微观力学性能和腰髋联动特性,为临床病因诊断提供新的生物力学方法,为深度探究脊柱-髋关节的生物力学提供了新方法和初步理论参考。展开更多
文摘目的:阐明细丝蛋白B基因(filamin B,FLNB)第1542位异亮氨酸(Ile/I)→苏氨酸(Thr/T)突变(FLNB p.Ile1542Thr,FLNB^(I1542T))在休门氏后凸畸形(Scheuermann′s kyphosis,SK)中的机制。方法:对一个汉族SK家系进行标准化临床评估,包括脊柱X线、CT三维重建及MRI检查。通过全外显子测序与Sanger测序筛选并验证致病性变异,依据美国医学遗传学与基因组学学会(American College of Medical Genetics and Genomics,ACMG)指南进行致病性评估。采用CRISPR-Cas9技术构建携带FLNB^(I1542T)突变的小鼠模型,通过外观观察、显微CT成像及组织学染色(HE、Masson、Safranin O/Fast Green)对模型表型进行评估,以确认其是否重现SK特异的软骨终板缺陷与局部后凸畸形。利用单细胞RNA测序(scRNA-seq)结合生物信息学分析,解析软骨终板病理发育过程中关键的致病软骨细胞亚群及其靶分子调控网络。通过单细胞流式分选致病性软骨细胞亚群,并进一步利用免疫组化(immunohistochemistry,IHC)、免疫共沉淀(co-immunoprecipitation,Co-IP)验证FLNB^(I1542T)对c-Jun蛋白表达水平的影响;利用定量聚合酶链式反应(quantitative polymerase chain reaction,qPCR)、双荧光素酶报告基因等实验分析c-Jun对细胞外基质(extracellular matrix,ECM)稳态关键分子Serpinh1的转录激活调控,并利用免疫组化、Western blot分析Jun对ECM稳态的调控作用。结果:通过对先证者全外显子测序,鉴定出一个杂合FLNB c.4625T>C(p.Ile1542Thr)突变,与患者表型共分离,且计算预测提示其破坏蛋白稳定性。利用CRISPR-Cas9技术构建的FLNB^(I1542T)基因敲入小鼠,在生长发育过程中表现出与人SK患者相似的进行性胸腰段后凸、椎体体积与长度减小、骨化延迟及终板凹陷等影像学与组织病理学特征。单细胞转录组测序分析揭示,突变主要靶向并损害了终板软骨中的软骨形成细胞亚群的功能,导致该群细胞中与“软骨发育”和“细胞外基质组织”相关的基因表达程序显著下调。分子机制研究表明,FLNB^(I1542T)突变削弱了转录因子c-Jun的蛋白水平及其转录活性。c-Jun可直接结合并激活分子伴侣Serpinh1的启动子,而FLNB^(I1542T)突变导致的Jun功能抑制致使SERPINH1表达显著下降。SERPINH1的下游关键客户蛋白,包括COL2A1、COL9A3和COL11A2等维持ECM稳态的胶原蛋白,其表达也随之降低,从而破坏了软骨终板的ECM完整性。功能挽救实验证实,过表达Jun可逆转由FLNB^(I1542T)突变引起的SERPINH1及其下游胶原蛋白的表达下调。结论:FLNB^(I1542T)通过损害Jun的转录活性,抑制SERPINH1表达,从而破坏ECM胶原稳态,驱动SK的软骨终板缺陷与后凸畸形。
文摘目的:评估术前牵引对截骨等级的影响,并比较Halo-重力牵引(halo-gravity traction,HGT)和Halo-骨盆牵引(halo-pelvic traction,HPT)在重度脊柱畸形治疗中的疗效差异。方法:回顾性分析2008年8月~2019年11月期间在中山大学附属第三医院接受术前牵引联合后路脊柱截骨融合手术的60例重度脊柱畸形患者的临床资料,其中男性22例,女性38例,年龄8~33岁(19.8±5.9岁),根据术前牵引方式分为HGT组(37例)与HPT(23例)组。分别于牵引前、牵引结束时及术后48个月的脊柱全长X线片上测量矢状面和冠状面Cobb角,并根据节段数计算矢状面畸形角比率(sagittal deformity angular ratio,SDAR)及后凸矫正率,通过截骨等级预测模型评估牵引前后截骨等级变化,并采用逆概率加权(inverse probability of treatment weighting,IPTW)比较两种牵引方式对截骨等级及矫形效果的影响。结果:60例患者均顺利完成治疗,牵引前患者矢状面后凸Cobb角为131.82°±30.29°,冠状面Cobb角为132.70°±28.77°,预测截骨等级为5.10±0.92;牵引结束时,矢状面后凸Cobb角为97.56°±33.54°,冠状面Cobb角为100.93°±30.93°,预测截骨等级为4.14±1.20,较牵引前显著降低(P<0.001),实际截骨等级为4.34±0.98,也较牵引前显著降低(P<0.001)。经IPTW校正后,HGT组矢状面Cobb角由牵引前的133.48°±23.68°降至牵引后111.23°±29.35°,HPT组则由134.96°±40.89°降至75.07°±25.49°。两种牵引方式在降低截骨等级方面无统计学差异(P>0.05),但HPT在改善SDAR方面更具优势(P=0.014),且后凸矫正率优于HGT(P<0.001)。结论:术前HGT和HPT均可有效降低重度脊柱畸形患者所需截骨等级;HPT在改善矢状面畸形相关指标及后凸矫正率方面更具优势。
