【摘 要】
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假体磨损碎屑颗粒是引起假体-骨界面无菌性炎症和骨溶解而致全关节置换术失败的主要原因之一.磨屑颗粒所诱发的骨溶解须有周围骨组织中成骨细胞分泌足够的骨基质以弥补丢失的
【机 构】
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四川大学,华西医学中心,生物医学工程研究室,成都,610041四川大学,华西医院,卫生部移植工程与移植免疫重点实验室,成都,610041;The Whitaker Institute of Bioen
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假体磨损碎屑颗粒是引起假体-骨界面无菌性炎症和骨溶解而致全关节置换术失败的主要原因之一.磨屑颗粒所诱发的骨溶解须有周围骨组织中成骨细胞分泌足够的骨基质以弥补丢失的骨量,而成骨细胞正常的数量和质量有赖于其来源骨髓祖细胞-骨髓间质干细胞的正常增殖分化能力的维持.为了探讨磨屑钛颗粒对大鼠骨髓间质干细胞(Rat MSCs,rMSCs)产生细胞毒性的可能细胞分子机制, 选用健康3月龄SD雄性大鼠,采用Percoll等密度梯度离心法分离获取rMSCs,经体外传代纯化培养后,与不同直径、不同负荷浓度、不同负荷作用时间的钛颗粒悬液共孵育,再采用精准的流室系统对钛颗粒负荷的rMSCs施加一定的流体剪切应力(Fluid shear stress, FSS)后立刻固定细胞,经免疫荧光抗体染色,结合激光共聚焦显微镜技术和图像分析软件定性定量分析rMSCs F-actin表达和DNA含量的变化情况.同时设置相应的未经钛颗粒孵育的rMSCs细胞为对照组细胞.结果显示,切应力作用可上调rMSCs 胞内F-actin 的表达.亚微(Submicron)直径(0.9μm)的钛颗粒负荷对rMSCs F-actin表达和DNA含量的抑制作用最为显著,并伴有凋亡小体出现;直径为2.7μm的钛颗粒负荷产生的抑制作用略为减弱,而较大直径(6.9μm)的抑制效应最弱.相同条件下,钛颗粒负荷对F-actin的抑制效应有一定的时间和浓度依赖性:以0.1wt%浓度对F-actin表达和DNA含量的抑制效应最为明显,亦有凋亡小体的出现;随着浓度的降低,抑制作用亦减弱,以0.01wt%浓度最弱;随着作用时间的延长,F-actin表达和DNA含量逐渐降低,至实验中的32 h达到最低值.提示:磨屑颗粒对rMSCs活力的抑制作用是假体无菌性松动的可能分子机制,对其具体细胞分子机制进行深入研究,必将有助于有效防治假体松动药物的研发应用以及人工关节材料的优化设计,从而为全关节置换术患者真正带来福音.
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