磨损颗粒(主要是聚乙烯颗粒)诱导假体周围骨溶解,是人工关节晚期松动的最主要原因。本课题首先通过动物实验和细胞培养,模拟聚乙烯颗粒诱导假体周围骨溶解的发生,了解不同浓度聚乙烯颗粒对成骨细胞和破骨细胞的影响,明确骨保素/骨保素配体系统在假体周围骨溶解中的作用,从而阐明人工关节无菌性松动的发生机理。然后采用最新的RNAi(RNA干扰)技术分别阻断成骨细胞中骨保素和骨保素配体的表达,观察其对磨损颗粒诱导假体周围骨溶解过程的影响,为人工关节无菌性松动的防治提供新的途径。
体外实验部分采用M-CSF依赖性前体细胞诱导法,在颗粒存在条件下将BALB/C雄性小鼠骨髓腔内巨噬细胞诱导为破骨细胞,并行破骨细胞特性鉴定。在诱导培养后对比检测破骨细胞数量、功能以及细胞内CN和NFAT2的mRNA和蛋白表达的变化。体内实验部分选用SPF级雄性SD大鼠,建立磨损颗粒诱导假体周围骨溶解的动物模型,测定假体周围界膜组织中TNF-α的浓度,RT-PCR半定量检测界膜组织中OPG和OPGL的mRNA含量变化。研究结论如下 1.磨损颗粒能够引起骨髓腔内钛合金棒周围产生明显的骨溶解;2.磨损颗粒能够使假体周围界膜组织产生高于正常的TNF-α;3.磨损颗粒使界膜组织内OPG/OPGL系统表达失衡,OPGL表达增加而OPG表达下降;3.磨损颗粒能促进破骨细胞的分化和功能;4.磨损颗粒能促进破骨细胞内CN/NFAT信号转导通路的活性,阻断该通路可抑制破骨细胞的分化和功能。课题从细胞外破骨细胞调节和细胞内分子信号基因调控两个方面阐述了磨损颗粒诱导假体周围骨溶解的发生机理,为无菌性松动的防治提供了新的思路和途径,具有较高的理论和实用价值。