唑來膦酸聯(lián)合特立帕肽防治兔人工膝關節(jié)假體無菌性松動的實驗研究.pdf

1、目的：1、成功構建鈦顆粒誘導的兔人工膝關節(jié)假體無菌性松動模型。2、探討唑來膦酸聯(lián)合特立帕肽防治兔人工膝關節(jié)假體松動的作用及機制，為進一步研究非手術方法治療人工膝關節(jié)假體無菌性松動建立基礎。
　　方法：1、喂養(yǎng)16只成年雄性新西蘭大白兔，平均體重2.85kg，隨機分為兩組，所有動物適應性喂養(yǎng)1周后進行右膝關節(jié)手術，取右膝關節(jié)前正中切口顯露膝關節(jié)后，從后交叉韌帶股骨側止點上方開口，將長度2.0cm，直徑0.5cm鈦棒假體沿股骨縱軸方向

2、植入髓腔。實驗組的鈦棒假體表面均勻涂抹50μg直徑20μm的鈦顆粒（試驗組），對照組鈦棒假體表面不涂抹任何物質。術后采取相同圍手術期處理，喂養(yǎng)12周后處死動物，每組動物采集如下資料：處死前2天的膝關節(jié)X線片，滑膜組織行蘇木精-伊紅（H-E）染色，包含假體的骨組織行硬組織切片進行Goldner三色染色和Kossa染色分析，假體周圍界膜組織行Real-time PCR和Western Blot檢測OCN、OPG、RANKL和TRAP5b的m

3、RNA和蛋白含量，進行兩組之間的相關數(shù)據的統(tǒng)計學對比，證實制備兔人工關節(jié)假體無菌性松動模型的有效性并明確其機制。2、繼續(xù)喂養(yǎng)24只新西蘭大白兔，以同樣手術方式從右側的股骨膝關節(jié)面將鈦棒假體沿軸線方向植入髓腔，所有鈦棒假體表面均勻涂抹50μg直徑20μm的鈦顆粒，術后即給予相關藥物治療。根據治療方案不同分為3組，每組8只：分別為唑來膦酸（ZL）組、特立帕肽（TP）組、唑來膦酸+特立帕肽(ZL+TP)組，同樣于第12周時處死動物，采集如下資

4、料：處死前2天的膝關節(jié)X線片，包含假體的骨組織行硬組織切片進行Goldner三色染色和Kossa染色，假體周圍界膜組織行Real-time PCR和Western Blot檢測相關特異性指標的mRNA和蛋白含量。并將第一部分實驗組作為此部分對照組（CG組）進行統(tǒng)計學對比分析，驗證唑來膦酸和特立帕肽的單獨或者聯(lián)合應用對于防治關節(jié)人工假體無菌性松動作用和機制。
　　結果：1、實驗組動物處死前X線可見明顯的假體周圍骨溶解跡象；滑膜H-E

5、染色結果顯示實驗組動物膝關節(jié)滑膜組織明顯增生并伴有大量的炎性細胞浸潤。骨硬組織切片行Goldner三色染色顯示實驗組動物假體與骨組織存在較大間隙，間隙由纖維結締組織填充，假體與骨組織的結合較差。而對照組動物假體與骨組織的結合較緊密，周圍間隙較小，周圍未見明顯纖維組織增生填充。實驗組骨-假體接觸率和骨體積分數(shù)低于對照組。硬組織切片的Von Kossa染色結果顯示，實驗組動物假體周圍的鈣鹽沉積島主要是呈線狀，數(shù)量較多，但是面積較小。而對照組

6、動物假體周圍的鈣鹽沉積島表現(xiàn)為呈星狀，雖然數(shù)量較少，但是單個面積較大。Real-time PCR和Western Blot檢測假體周圍OCN、OPG、RANKL、TRAP5b的mRNA和蛋白含量顯示，實驗組OCN和OPG的mRNA和蛋白含量低于對照組，而RANKL和TRAP5b的mRNA和蛋白含量高與對照組，OPG/RANKL比值明顯低于對照組。2、CG組、ZL組、TP組和ZL+TP組的影像學結果均可見明顯的假體周圍骨溶解跡象，4組對比

7、未見明顯差異。骨硬組織切片行 Goldner三色染色結果顯示應用唑來膦酸和特立帕肽治療后假體周圍骨組織與假體的界面結合情況均好于對照組，骨組織較均勻地分布于假體周圍，纖維結締組織增生較對照組明顯減輕,尤其是ZL+TP組更明顯。ZL組、TP組和ZL+TP組的骨-假體接觸率和骨體積分數(shù)均高于CG組，Von Kossa染色結果顯示治療后各組假體周圍鈣鹽沉積島排布較對照組更均勻，主要呈星點狀排列，ZL組、TP組和ZL+TP組的鈣鹽沉積島數(shù)量少于

8、對照組，而平均面積大于對照組，以ZL+TP組更顯著。PCR和Western Blot檢測假體周圍OCN、OPG、RANKL、TRAP5b的mRNA和蛋白含量顯示，ZL組、TP組和ZL+TP組的OCN的mRNA和蛋白含量高于對照組，TP組和ZL+TP組升高的量大于ZL組。ZL組、TP組和ZL+TP組TRAP5b的mRNA和蛋白含量低于對照組，而ZL和ZL+TP組的降低幅度更大；同對照組的mRNA和蛋白含量相比，ZL組、TP組和ZL+TP組

9、的OPG升高，RANKL降低，OPG/RANKL比值明顯高于于對照組，尤其以ZL+TP組升高最為顯著。
　　結論：1、應用20μm鈦顆粒涂抹鈦棒假體表面植入兔股骨髓腔使得假體周圍產生持續(xù)鈦顆粒刺激，有效誘導假體周圍骨溶解和假體松動產生，主要機制是鈦顆粒誘導巨噬細胞產生炎性因子，通過OPG/RANKL/RANK信號途徑刺激破骨細胞分化，產生破骨細胞性骨溶解，同時抑制成骨細胞的功能，減少假體周圍骨長入。該模型模擬了人工假體植入和松動的

10、過程，經濟、有效，相對快速，可重復性強，是研究人工關節(jié)假體松動的理想的病因模型，可以用于病因及生物力學研究，也可用于多種方式的無菌性松動防治研究。2、唑來膦酸和特立帕肽可以通過OPG/RANKL/RANK途徑抑制鈦顆粒誘導的破骨細胞活化，并加強成骨細胞的功能，起到假體周圍骨溶解防治假體無菌性松動的作用。唑來膦酸在抑制破骨細胞活化從而抑制假體周圍骨溶解方面作用更強，而特立帕肽在抑制破骨細胞活化的同時還可以上調成骨細胞功能，具有更強的促進假