黏多糖贮积症VI型（Mucopolysaccharidosis Type VI, MPS VI）是一种罕见的溶酶体贮积病，由N-乙酰半乳糖胺-4-硫酸酯酶缺乏引起。这种酶的缺乏会导致糖胺聚糖（glycosaminoglycans, GAGs）的部分降解产物在细胞内积累，从而引发一系列病理性变化。临床上，MPS VI患者通常表现为骨骼发育异常、身材矮小、多发性骨畸形（dysostosis multiplex）及骨量减少（osteopenia）。这些骨骼异常被认为与软骨内成骨（endochondral ossification）过程中骨生成的功能紊乱有关。
猫自然发生的MPS VI模型在骨骼异常方面与人类疾病高度相似，包括骨长度缩短、骨质疏松及放射学异常。这种动物模型为进一步研究MPS VI的发病机制及治疗策略提供了独特的机会。本研究旨在利用定量组织形态学技术，系统分析MPS VI猫胫骨生长板的结构特征，尤其是软骨向骨小梁的过渡过程，并探讨骨生成障碍的可能机制。
方法
- 动物模型与样本处理
- 模型选择：实验中使用来自MPS VI自然发生模型的9只猫和7只正常对照猫。MPS VI的诊断通过白细胞包涵体检测和基因突变分析确认。
- 样本处理：猫在6个月龄时通过麻醉过量安乐死，随后获取右胫骨近端样本。样本用10%福尔马林固定，接着用甲基丙烯酸甲酯树脂包埋，并切割为5 µm厚的矢状切片。
- 染色方法：使用von Kossa染色显示矿化骨结构，苏木精-伊红染色（H&E）用于观察生长板和骨小梁的组织结构。
- 组织形态学分析
- 测量范围：从生长板的休止区开始，依次穿过增生区、肥大区以及初级和次级骨小梁，涵盖总深度约3.9 mm的区域。
- 参数测量：
- 生长板高度与区域厚度：定义并测量休止区、增生区和肥大区的厚度，评估整体生长板高度。
- 骨小梁形态：量化骨小梁厚度、间距及数量，并计算骨矿化体积（BV/TV）。
- 软骨分隔结构：分析软骨中细胞间隔和矿化分隔的数量及厚度。
- 数据分析
- 使用自动化图像分析系统计算组织形态参数，并采用学生t检验比较正常猫与MPS VI猫的差异，显著性水平设定为p < 0.05。
结果
- 骨量减少与骨小梁重构异常
- 与正常猫相比，MPS VI猫胫骨表现出显著的骨量减少（BV/TV：15.64% vs 4.51%，p < 0.05）。
- 骨小梁的厚度和数量显著降低（厚度：60.7 µm vs 36.9 µm，数量：2.57/mm vs 1.22/mm，p < 0.05），而骨小梁间距显著增加（332 µm vs 812 µm，p < 0.05），表明骨小梁结构出现了显著的稀疏和重构异常。
- 软骨向骨小梁的过渡过程
- 正常猫的生长板软骨分隔结构沿纵向形成柱状排列，逐渐转化为初级和次级骨小梁。然而，在MPS VI猫中，尽管软骨分隔的数量和厚度在增生区和肥大区未显示显著差异，但次级骨小梁的厚度增加未能如期发生，导致骨生成障碍集中于次级骨小梁区域。
- 生长板区域结构差异
- MPS VI猫的生长板总高度显著高于正常猫（412.43 µm vs 321.55 µm，p < 0.05）。这一差异主要来源于休止区的增厚，同时休止区细胞体积增加且分隔间距缩短，显示出细胞增殖活跃但未能有效向增生区和肥大区转化。
- 软骨外基质（ECM）与骨生成功能下降
- 软骨外基质在MPS VI猫中呈现出明显的糖胺聚糖（GAGs）积累，导致细胞间距减小和矿化不完全。尽管增生区和肥大区软骨分隔结构正常，但骨小梁形成率显著降低（0.0073 mm³/mm²/day vs 0.0013 mm³/mm²/day，p < 0.05），提示骨生成的关键障碍可能与骨细胞活性的下降有关。
结论
黏多糖贮积症VI型的骨生成障碍主要来源于生长板软骨矿化模板的功能不足和骨细胞活性的下降。通过系统组织形态学分析，研究发现次级骨小梁形成障碍和休止区增厚是骨量减少的核心机制。本研究为MPS VI的病理机制研究及治疗方案开发提供了重要参考。
参考文献：