盐酸巴马汀抑制PMMA颗粒诱导骨溶解的实验研究

摘要

目的
　　 人工关节置换是治疗关节损伤、骨关节炎等疾病的有效方法,能达到解除关节疼痛、重建关节活动的目的,提高患者的工作能力和生活质量,但同时也出现了不少并发症,其中置换术后假体的无菌性松动是最常见的并发症。目前治疗人工关节无菌性松动的常用方法是关节翻修,特别是对于年轻的患者,可能要面临多次的关节翻修,此方法虽能解决松动问题,但是必然会给患者带来身体上的痛苦和经济上的负担,严重影响患者的工作能力和生存质量。那么针对假体无菌性松动的病因寻找一种非手术治疗方法,既能防治关节松动,又能最大程度地减轻患者的痛苦和负担具有重要意义。目前研究认为人工关节无菌性松动主要是由于假体周围的骨溶解,而引起假体周围骨溶解与人工关节假体界面摩擦所产生的磨损颗粒有关。这些磨损颗粒释放到假体周围,在假体-骨界面出现一系列生物学炎性反应,包括磨损颗粒的产生、假体-骨界面间异物反应膜的形成、破骨细胞激活,继而引起假体周围骨溶解。针对假体无菌性松动的生物学病因,目前有较多研究,临床上防治假体周围骨溶解性主要依靠药物,但几乎所有的药物都有服用周期长,副作用大等缺点,病人的依从性较差。本实验通过人工制备磨损颗粒,建立骨溶解的动物模型并分组,模拟人工关节置换术后假体周围骨溶解的生物学环境,然后给予盐酸巴马汀干预,观察盐酸巴马汀对无菌性松动的影响。旨在寻求一种安全可靠的防治假体无菌性松动的药物,为开发新药、防治人工关节无菌性松动奠定基础,为临床上延长假体的使用寿命、提高患者生存质量提供试验依据和新思路。
　　 材料与方法
　　 一、实验对象及处理因素
　　 1个月龄昆明雄性小鼠40只,质量20-25g(购于中国医科大学动物科学部),随机分成4组,每组10只,称重并标记,用10%水合氯醛(3ml/100g)进行麻醉成功后,小鼠头部用碘伏消毒,铺无菌巾,取小鼠颅顶矢状线切开皮肤及皮下组织,暴露1cm2范围完整的骨膜,剥离骨膜,暴露颅骨。B组和C组小鼠用微量注射器在骨膜下注入经超声分散器分散后的颗粒悬液0.3mL,颗粒均匀分布于颅骨表面,A组和D组在颅骨表面注入生理盐水0.3ml,然后缝合伤口。小鼠麻醉苏醒后分笼饲养。术后第2日起,A、B两组小鼠颅骨植入颗粒处每日局部注射PBS液0.1ml,C、D两组每日注射的盐酸巴马汀溶液0.1ml。两周后以过量麻醉方式处死实验小鼠。无菌条件下取出颅骨,将标本置于4%甲醛溶液中固定12小时,EDTA脱钙液中脱钙14天,经梯度酒精脱水、石蜡包埋后制备厚5μm连续切片。
　　 二、试剂来源
　　 盐酸巴马汀和抗酒石酸酸性磷酸酶(tartrate-resistant acid phosphatase,TRAP)染色试剂盒均购自美国Sigma-Aldrich公司。
　　 三、观测指标
　　 1、大体观察
　　 2、骨矿物质密度(bone mineral density BMD)检测
　　 3、骨矿物质含量(bone mineral content BMC)检测
　　 4、HE染色观察炎性反应和骨溶解程度
　　 5、TRAP染色观察破骨细胞含量
　　 结果
　　 一、大体观察
　　 B组颅骨表面可见较多炎性组织和沉积颗粒,清除后可见颅骨表面凹凸不平,骨质溶解明显。C组颅骨表面可见少许炎性组织和沉积颗粒,颅骨表面未见明显改变。A、D组颅骨表面无炎性组织,颅骨表面光滑,骨质完好。
　　 二、BMD和BMC检测
　　 B组小鼠颅骨在注射PMMA颗粒后,BMD和BMC与A组比均降低。同样注射PMMA颗粒的C组小鼠,在注射药物后BMD和BMC与B组比显著升高,但低于A组(P＜0.05)。D组在没有注射骨水泥颗粒的情况下仅给予局部注射药物,小鼠颅骨BMD和BMC高于B、C两组(P＜0.05),和A组相比无明显差别(P＞0.05)。
　　 三、骨溶解分析
　　 A、D组无明显炎性细胞浸润,颅骨表面未见骨吸收区域,骨质均匀致密,组间差异无统计学意义。B组炎性细胞浸润较其余3组增多,组织切片可见较多的骨吸收区域,骨性结构破坏较多;C组炎性细胞浸润较B组明显减少,组织切片骨吸收不明显。A、D组间比较,差异无统计学意义。
　　 四、破骨细胞含量分析
　　 B组骨溶解区域内可见骨溶解明显,有较多TRAP阳性破骨细胞。C组骨溶解区域内破骨细胞含量较少。A、D两组可见骨质均匀,无TRAP阳性破骨细胞。
　　 结论
　　 1、PMMA颗粒可以诱导骨溶解;
　　 2、盐酸巴马汀可抑制破骨细胞活性;
　　 3、盐酸巴马汀可抑制PMMA颗粒诱导的骨溶解。