分析人工髋关节置换术后骨溶解及假体松动的分子生物学机制.docx

分析人工髋关节置换术后骨溶解及假体松动的分子生物学机制【摘要】目的探讨人工髋关节假体分离出的颗粒碎片刺激巨噬细胞而释放的肿瘤坏死因子(TNF-α)在人工髋关节术后引起骨溶解的作用机理。方法采用钛颗粒刺激巨噬细胞而释放TNF-α模型及酶联免疫吸附剂测定、蛋白质印迹、凝胶迁移率实验方法来研究其生物分子学机制。结果鼠类巨噬细胞受钛颗粒刺激而释放TNF-α，而JNK抑制剂SP600125和NF-кB抑制剂MG132大大抑制了钛颗粒诱导的TNF-α释放，但p38抑制剂无此作用，甚至，钛颗粒诱导巨噬细胞而激活AP-1和NF-кB。结论钛颗粒诱导的TNF-α释放与JNK/AP-1及NF-кB通路有关。【关键词】人工髋关节置换术钛颗粒骨溶解肿瘤坏死因子【Abstract】ObjectiveTostudythemechanismofosteolysisaftertotalhipreplacementbytumornecrosisfactor-α(TNF-α)releaseinmacrophagesstimulatedwithparticulatedebrisfromprosthesis.MethodsAmodelofTNF-αreleasebystimulatingmacrophageswithtitaniumparticleswasmadeandstudythemechanismofTNF-αreleasebyElisa/Westblot/EMSA.ResultsTNF-αwasreleasedinmurinemacrophagestimulatedbytitanium(Ti)particlesandspecificinhibitorsofJNK(SP600125)andNF-κB(MG132),butnotp38(SB203580)dramaticallyinhibitedTi-stimulatedTNF-αrelease.Moreover,transcriptionalactivationofAP-1andNF-κBwasalsoinducedbyTiparticles.ConclusionTheseresultsdemonstratethatTiparticle-inducedTNF-αreleaseismediatedthroughJNK/AP-1aswellasNF-κBpathways.【Keywords】THR;Tiparticles;osteolysis;TNF人工髋关节置换术后假体周围的骨溶解及随后而来的假体疏松是置换术失败的常见原因。由于假体长时间磨损与腐蚀生成的颗粒碎片导致假体周围形成假膜，这些假膜由肉芽肿形成，它包括巨噬细胞、纤维母细胞、巨细胞及破骨细胞［1，2］。假体周围膜组织的这些细胞受这些碎片颗粒而产生有关骨溶解及假体松动的炎症因子如TNF-α、白细胞介素-1β、白细胞介素-6、白细胞介素-8、白细胞介素-11及转化生长因子-β［3，4］。通过这些细胞因子的相互作用，破骨细胞被激活吸收骨组织，导致骨溶解及假体松动。这些炎症因子中，TNF-α是很重要的骨溶解因子。Kimble等已证明TNF-α可以增强成骨细胞NF-кB配位子受体及巨噬细胞-集落刺激因子(M-CSF)受体活性［5］。而且，Ingham等发现TNF-α又直接促进早破骨细胞分化并激活成熟的破骨细胞吸收骨组织［6］。与此同时,Merkel等通过去除肿瘤坏死因子受体基因的动物颅骨与PMMA颗粒接触，发现无骨溶解现象［7］。这些结果显示，TNF-α是人工关节术后磨损颗粒导致的骨溶解重要细胞因子。但至今,尚未报告与此相关的分子生物学机制。本次实验,通过鼠巨噬细胞受钛颗粒刺激而释放的TNF-α模型来分析TNF-α合成的分子生物学机制。1材料与方法材料DMEM培养基，牛胎血清来自于GibcoInvitrogen公司。PD98059、SP600125、MG132来自于Calbiochem(LaJolaCA)。抗磷酸-ERK/JNK/IkBα抗体来自于CellSignalingTechnology(Beverly,MA)。测定鼠TNF-αELISA试剂盒来自于BioSourceinternational(MadisonWI)。EGCG来自于Sigma(StLouis,MO)。硝基纤维膜及化学法光试剂盒来自于AmershanBiosciencesCorperation(Piscataway,NJ)。其余化学试剂来自于Sigma公司。细胞培养细胞培养在由10%FBS及1%青链霉素添加的DMEM培养基以及5％CO2湿润的37°C空气中，等生长到60%～70%后计数并培养在96孔培养皿或60mm组织培养皿(2×106细胞皿)，然后，细胞与已知浓度的PD98059、SP60012