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研究背景:人工关节置换的应用和发展使得受损关节能够功能重建,明显改善了病人的活动能力和生活质量。但是,随着人工关节使用年限的延长,假体周围骨溶解所致的无菌性松动成为影响其长期使用的主要原因。有研究表明,机体对磨损碎屑的反应是导致骨溶解和无菌性松动的主要原因。破骨细胞是骨吸收和骨溶解的主要细胞,因此抑制磨损碎屑诱导的促破骨细胞生成因子的释放成为预防和缓解骨溶解的靶点。目前作用于这些靶点的部分西药已应用于临床,但均伴有不同程度的毒副作用,且疗程长,费用高。因此,探索作用于多靶点且毒副作用小的药物成为预防假体松动的研究重点。
目的:本实验旨在研究三根汤含药血清在体外实验中对颗粒诱导破骨细胞形成及功能的影响,以及对单核巨噬细胞炎症因子表达的影响,为三根汤防治假体松动的体内实验及临床应用提供理论依据。
方法：利用核转录因子-κB受体活化因子配体(RANKL)和巨噬细胞集落刺激因子(M-CSF)共同诱导骨髓巨噬细胞(BMM)分化成破骨细胞。每组加入相同数量的骨水泥(PMMA)颗粒。实验分为5组。空白组:BMM+IPMMA颗粒+空白血清;西药组:BMM+PMMA颗粒+伊班膦酸钠(O.7mg/kg);三根汤低剂量组:BMM+PMMA颗粒+三根汤(10g生药/kg);三根汤中剂量组BMM+PMMA颗粒+三根汤(20g生药/kg);三根汤高剂量组:BMM+PMMA颗粒_+三根汤(40g生药/kg)。RANKL及M-CSF的浓度分别为25ng/ml、20ng/ml。利用TRAP染色计数破骨细胞形成数量,骨吸收陷窝实验检测破骨细胞功能。逆转录RT-PCR测定。TNF-α和IL-1αmRNA转录水平的变化。
结果：TRAP染色破骨细胞计数显示,加入含药血清组破骨细胞数量低于空白组(p＜0.05),西药组与三根汤高剂量组破骨细胞数量低于三根汤中低剂量组(p＜0.05),且两组间无统计学差异(p＞0.05)。骨吸收陷窝实验显示空白组骨陷窝吸收面积大于其他组(p＜0.05),西药组与三根汤高剂量组陷窝吸收面积小于三根汤中低剂量组(p＜0.05),且两组间无统计学差异(p＞0.05);空白组TNF-α及IL-1mRNA表达明显高于其他组(p＜0.05),西药组与三根汤高剂量组TNF-α及IL-1mRNA表达低于三根汤中低剂量组(p＜0.05),且西药组与三根汤高剂量组比较无统计学意义(p＞0.05),加入三根汤含药血清组随着药物浓度的增加两者的表达呈下降趋势。。
讨论:有研究表明磨损微粒刺激巨噬细胞等细胞释放TNF-α、IL-1及IL-6等因子促进破骨细胞形成,从而引发骨溶解。本实验利用PMMA颗粒与BMM共同培养,证实三根汤含药血清可以抑制颗粒诱导的破骨细胞形成及骨吸收能力的增加。三根汤含药血清通过抑制单核巨噬细胞TNF-α、IL-1mRNA的表达水平,降低破骨细胞的形成及骨吸收功能。从而表明三根汤通过该途径抑制颗粒诱导的破骨细胞形成,达到预防骨溶解的效果,也为三根汤预防假体松动提供初步的理论依据。