糖尿病性骨病皮质孔隙度的进展和病因 (PREPT2D)

这项拟议研究的总体目标是调查在 2 型糖尿病的情况下驱动皮质孔隙率增加的潜在生物学过程，并了解人类糖尿病性骨病的纵向演变，特别关注皮质孔隙率。 研究人员提出了 T2D 患者毛孔进展的第一个纵向研究，该研究将使用一种新的组合高分辨率外周定量计算机断层扫描 (HR-pQCT) 和对比增强磁共振 (CE MR) 成像方法进行。 研究人员将使用新颖的图像分析方法来表征皮层内的孔隙含量和孔隙率的空间分布，并使用微观有限元 (μFE) 分析来量化孔隙率的生物力学影响。

T2D 脆弱性增加背后的骨质量缺陷尚不完全清楚。 在组织层面，评估材料性能和抗断裂性缺陷的研究正在进行中。 在结构水平上，皮质孔隙率增加是 T2D 骨质量的明显缺陷。 孔隙率是皮质组织强度、刚度和断裂韧性的主要决定因素，因此代表了预防或逆转 T2D 相关骨骼脆性的重要目标。

驱动 T2D 皮质孔隙率增加的机制尚不清楚。 要开发专门针对预防或逆转病理性孔隙率的治疗方法，研究人员必须了解孔隙率的生物学驱动因素。 今天这些生物驱动因素是未知的。 在致密皮质内，大皮质孔的形成归因于骨元的聚集和哈弗管的合并。 在皮质内边界，假设“小梁化”或骨髓空间扩张驱动观察到的皮质孔隙率增加。 孔隙空间扩张的多种机制可能在糖尿病性骨病中发挥作用。

骨髓肥胖增加和微血管健康受损是 T2D 公认的方面，并且可能与病理性孔隙率的发展有关。 调查啮齿动物模型和人类的研究已经确定了骨髓脂肪增加与 T2D 之间的关联。 （相比之下，单独的 BMI 并未显示与骨髓脂肪有关。） 骨髓脂肪增加 - 反过来 - 与低骨矿物质密度 (BMD) 和不良的小梁微结构有关。 研究人员还证明，骨髓脂肪增加与椎骨骨折有关，与 BMD 无关。 骨髓脂肪仅仅是一种被动填充物的历史概念已经被这种脂肪库作为骨骼质量的动态参与者的欣赏所取代。 迄今为止，主要是在小梁骨微观结构方面研究了这种联系；研究人员提出，它也可能在皮质骨微观结构中发挥作用。 T2D 的微血管并发症是该疾病最严重的表现之一。 在晚期疾病中，通过血管生成过程的新血管形成导致视网膜病和肾病的进展。 最近的研究表明，微血管病理学也会影响糖尿病患者的骨小梁质量。 在皮质骨中，大部分孔隙都含有血管，新血管形成需要去除骨组织。 因此，研究人员假设微血管病理学可能影响 T2D 的皮质微观结构变化。

病理孔隙空间的内容可能表明孔隙空间扩张的驱动因素，并导致预测和预防与孔隙度相关的裂缝的策略。 孔隙含量的表征可能表明通过骨髓腔扩张、血管网络扩张或两者兼而有之的孔隙空间扩大。 如果研究人员发现骨髓分布或组成的改变与 T2D 的孔隙率增加有关，这表明骨髓腔的扩张可能导致病理性孔隙率。 在这种情况下，研究人员将把未来的努力引向新出现的脂肪-骨相互作用主题，具体而言：1) 成骨细胞和脂肪细胞分化之间的平衡从一个共同的多能前体发生； 2) 脂肪因子对骨重建的作用。 如果研究人员确定改变的血管分布或微血管健康与 T2D 中的孔隙率增加有关，这表明血管网络可能导致病理性孔隙率。 在这种情况下，研究人员将把未来的研究引向血管系统和皮质骨重塑之间的相互作用。 已知血管系统通过内皮细胞释放的血管活性物质影响骨重塑。 例如，在废用的情况下，骨质流失与血管分布增加和充血有关，这是通过内皮细胞释放血管活性物质实现的。 随着研究人员研究皮质孔隙率增加的这些可能机制，将阐明适当的治疗策略。 具体而言，与脂肪代谢相关的孔隙率增加可能表明干预措施侧重于将间充质干细胞分化引导至成骨细胞生成或调节脂肪因子对骨重塑的作用。 或者，由于微血管损伤导致的孔隙率增加可能表明调节血管调节剂或抗血管生成治疗用于对抗类风湿性关节炎的新生血管形成和骨侵蚀。