雙向調(diào)控骨吸收和骨生成防治骨溶解疾病的新手段.pdf

1、背景和目的：
　　無菌性松動(dòng)是人工關(guān)節(jié)置換遠(yuǎn)期失效的主要原因，而磨損顆粒誘導(dǎo)的假體周圍骨溶解則是造成無菌性松動(dòng)的罪魁禍?zhǔn)?。這一過程的發(fā)生與以下三個(gè)因素密切相關(guān):炎性因子浸潤(rùn)、骨吸收亢進(jìn)及骨生成障礙。三者相互促進(jìn)，我們對(duì)任何一方的輕視，都將在無菌性松動(dòng)的防治中付出代價(jià)。與此同時(shí)，感染也是關(guān)節(jié)置換的主要并發(fā)癥之一，其結(jié)果具有災(zāi)難性，假體常需取出，并行二次翻修術(shù)。研究表明，內(nèi)植物表面細(xì)菌黏附和生物膜的形成是假體感染形成的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。而矛盾

2、的是，骨內(nèi)植物需滿足良好的生物相容性，促進(jìn)成骨細(xì)胞黏附以利于骨整合，但這無疑又會(huì)促進(jìn)細(xì)菌黏附進(jìn)而增加感染的機(jī)會(huì)。因此，理想的骨內(nèi)植物材料需兼顧促進(jìn)骨整合和抗感染活性。本課題擬針對(duì)磨損顆粒誘導(dǎo)骨溶解的發(fā)生機(jī)制，從對(duì)抗炎癥因子釋放、抑制骨吸收及促進(jìn)骨形成的角度出發(fā)，探討鎂降解產(chǎn)生的局部微環(huán)境在防治假體無菌性松動(dòng)中的潛在應(yīng)用價(jià)值。并觀察鎂作為骨內(nèi)植物的抗感染性能。同時(shí)，從調(diào)控機(jī)體全身骨代謝為出發(fā)點(diǎn)，探討植物天然提取物穿心蓮內(nèi)酯(Androgr

3、apholide)的全身骨保護(hù)作用。以期從局部及全身出發(fā)，對(duì)抗磨損顆粒誘導(dǎo)骨溶解的發(fā)生，為防治假體無菌性松動(dòng)提供新手段。
　　內(nèi)容與方法：
　　1.按照國(guó)標(biāo)ISO10993浸泡鎂(99.9％)模擬鎂降解產(chǎn)物(Magnesium Degradation，MgD)，觀察鎂降解產(chǎn)物對(duì)單核-巨噬細(xì)胞(BMMS)增殖、破骨細(xì)胞分化及骨吸收功能的影響，探討其引起的破骨細(xì)胞應(yīng)答反應(yīng);建立磨損顆粒誘導(dǎo)小鼠顱骨溶解模型，利用micro-CT、

4、組織形態(tài)計(jì)量等評(píng)價(jià)鎂降解產(chǎn)物對(duì)骨溶解的抑制效果。觀察鎂降解產(chǎn)物對(duì)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞(BMSC)粘附、鋪展、增殖及向成骨細(xì)胞分化的影響，探討其引起的hBMSC應(yīng)答反應(yīng)。
　　2.體外觀察鎂(99.9％)的抗耐甲氧西林金黃色葡萄球菌(MRSA)效果，建立SD大鼠骨髓炎模型，將鎂棒作為髓內(nèi)釘放入大鼠髓腔內(nèi)，觀察對(duì)骨髓炎的治療效果和周圍骨量的改變，并探討作用機(jī)制。
　　3.通過觀察Andrographolide對(duì)成骨細(xì)胞和破骨細(xì)胞分化

5、及功能的影響，探討其引起的骨應(yīng)答反應(yīng)，并闡述其作用機(jī)制;建立磨損顆粒誘導(dǎo)局部骨溶解模型和LPS誘導(dǎo)全身炎癥性骨丟失模型，腹腔注射Andrographolide，利用micro-CT、組織形態(tài)計(jì)量等評(píng)價(jià)Andrographolide對(duì)小鼠局部和全身的骨保護(hù)作用。
　　結(jié)果：
　　1.鎂降解產(chǎn)物通過抑制破骨細(xì)胞特異性轉(zhuǎn)錄因子NFATc1的轉(zhuǎn)錄活性，進(jìn)而顯著抑制破骨細(xì)胞形成和骨吸收功能;在磨損顆粒誘導(dǎo)骨溶解小鼠體內(nèi)，鎂降解產(chǎn)物降低

6、組織中活化破骨細(xì)胞數(shù)量和炎癥因子TNF-α、IL-1β及RANKL水平，顯著抑制骨丟失。此外，鎂降解產(chǎn)物提高BMSC表面integrinα3/α5/β1表達(dá)水平，促進(jìn)BMP2下游SMADs復(fù)合物核轉(zhuǎn)位，增強(qiáng)BMSC增殖、黏附及成骨分化功能，但并不利于胞外鈣沉積。
　　2.鎂在體外顯著抑制MRSA的粘附和生物膜的形成，這可能得益于鎂降解產(chǎn)生的堿性環(huán)境。同時(shí)，鎂植入骨髓腔后顯著抑制骨髓炎的進(jìn)展，并有大量新生骨。
　　3.體外研究

7、發(fā)現(xiàn)，Andrographolide通過抑制RANKL下游p65入核和ERK磷酸化，進(jìn)而發(fā)揮抑制破骨細(xì)胞功能的作用。與此同時(shí)，Andrographolide提高成骨標(biāo)志性基因的表達(dá)和OPG/RANKL水平，促進(jìn)成骨分化，促進(jìn)骨代謝向骨生成方向發(fā)展。在LPS誘導(dǎo)的全身性骨丟失和磨損顆粒誘導(dǎo)局部骨溶解中，Andrographolide顯著改善炎癥浸潤(rùn)和骨溶解，骨小梁表面破骨細(xì)胞數(shù)量顯著減少，顯示出良好的骨保護(hù)作用。
　　結(jié)論：

8、　　1.鎂降解產(chǎn)生的微環(huán)境可抑制破骨細(xì)胞分化和骨吸收功能，促進(jìn)BMSC增殖、粘附和成骨分化，降低炎癥因子水平，對(duì)抗骨溶解發(fā)生機(jī)制，抑制磨損顆粒誘導(dǎo)的局部骨丟失。鎂可能成為未來防治骨溶解疾病的新手段。
　　2.鎂在體外抑制MRSA粘附和生物膜形成，在體內(nèi)抑制骨髓炎進(jìn)展并減少感染周圍骨丟失。
　　3.Andrographolide抑制破骨細(xì)胞分化和骨吸收，促進(jìn)成骨分化，在全身水平降低炎癥水平，正向調(diào)節(jié)骨代謝，具有顯著的全身骨保護(hù)