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内植物相关骨髓炎是骨科术后严重的并发症,但其机制尚未明确。目前报道的内植物相关骨髓炎动物模型都有其局限性,难以满足研究需要。我们拟建立一种新的内植物相关骨髓炎小鼠模型,并通过转录组学分析研究其可能的关键基因,为早期诊断、治疗和预防提供目标基因。第一章 内植物相关骨髓炎小鼠模型的建立目的:建立内植物相关骨髓炎小鼠模型并评估有效性。方法:将10-12周龄雄性C57BL/6小鼠分成对照组和S.aureus感染组。采用27号针头在小鼠右侧股骨背侧中段作单皮质开口,将长2mm、直径0.3mm的不锈钢针置入髓腔,再将2μ1含S.aureus(1X106 CFU/ml)的PBS注射入髓腔,对照组注射等体积PBS,随后用骨蜡封闭开口,缝合皮肤。分别在术后第3天、第14天、第28天行X线影像检查以评估影像学改变;通过骨组织均浆和内植物细菌培养检测细菌载量;通过扫描电镜检测内植物表面生物膜;以免疫组化染色检测S.aureus在骨组织内的定位;采用HE染色、Goldner三色染色分析骨组织学形态;TRAP染色分析破骨细胞数目。结果:X线影像结果显示,术后14天即可在感染组内植物周围产生骨膜反应,并且到感染术后28天,可见大片骨膜反应和骨坏死表现。骨组织匀浆后细菌培养,术后14天和术后28天的细菌载量明显比术后3天高;感染组的内植物超声洗脱液培养和扫描电镜检测证明内植物可定植S.aureus。进一步通过S.aureus的免疫组织化学染色发现,感染组的S.aureus定位在内植物附近,并且随着感染时间的延长逐渐向股骨远端扩散。HE染色显示,随着感染时间的延长,骨组织病理改变从急性炎性浸润到逐渐出现骨破坏、骨溶解、死骨形成,并累及远端。Goldner三色染色和TRAP染色提示感染后28天骨膜外新生反应骨增生强烈和破骨细胞活性增强。结论:我们成功建立了与可重复、操作简便、能模拟临床疾病发展的内植物相关骨髓炎小鼠模型。第二章金黄色葡萄球所致内植物相关骨髓炎关键基因的生物信息学分析目的:探究内植物相关骨髓炎疾病过程中的关键基因。方法:在术后第3天、第14天将内植物相关骨髓炎感染组和对照组小鼠骨组织进行转录组学测序并分析其DEGs,进一步用GO、KEGG、PPI分析其相应的功能、通路信息及相互作用结果:术后第3天,DEGs共有101个,这些基因功能大多表现在对细菌的识别、免疫上。术后第14天,DEGs共有1702个,这些基因功能不仅集中在抗感染免疫上,也表现在成血管、成组织等组织重建上。Cxcl10、Cxcl9在感染早期具有重要地位。结论:通过对内植物相关骨髓炎小鼠骨组织的转录组学分析,提示我们Cxcl10、Cxc19有望成为内植物相关骨髓炎早期诊断、治疗和预防的靶向基因。