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1、脂多糖对人工关节磨屑诱导的骨溶解的影响论文段钢朱自强陈宏亮戈兵【摘要】目的探讨脂多糖(LPS)促进人工关节松动的可能性。方法采集30例人体外周血,分离单核细胞(MOs),分组培养。实验分4组(n=30):A组(对照组)仅加入MOs;B组加入MOs+LPS(100μg/L),C组加入MOs+超高分子聚乙烯微粒(UHMOs+UHMOs分泌TNF-α、IL-6,效果与UHMethods30samplesofperipheralbloodhealthyhumandonors.Monocytes(MOs)olecularmunoassay.Resul
2、tsThelevelsofTNF-αandIL-6uchhigheringroupDthanintheother3groups.ThereulatesMOstosecreteTNF-αandIL-6.LPSisnotonlysimilartoUHMI1640细胞培养液(GBCO公司),聚蔗糖-泛影葡胺分层液(FICOLL,上海试剂厂,沪Q/HG22222043289),小牛血清(特级,杭州四季青公司),.freell,肝素抗凝。1.3实验方法和分组采集的外周血以Hank液稀释1倍,分层液梯度离心法分离出MOs。洗涤3次,加含10%小牛血清的
3、RPMI1640培养液制成细胞悬液,细胞计数,调整细胞浓度至4×108/L,锥虫蓝排除法检测细胞活力均大于95%。向培养板中滴加细胞悬液,每孔加3ml。置37℃、5%CO2恒温恒湿培养箱培养4h,使细胞贴壁,利用MOs的贴壁性洗去非贴壁细胞,留下MOs。每板第1孔加入含10%小牛血清的RPMI1640培养液3ml,于第2孔中加入100μg/L的LPS悬液3ml,余2孔中加入浓度为1012/L的UHMOs的空白对照组(A组),第2孔为MOs+LPS100μg/L(B组),第3孔为MOs+UHMOs+UHMOs分泌TNF-α、IL-6,效果相似
4、;D组TNF-α、IL-6含量均明显高于B、C组(P<0.05),说明LPS具有促进UHMOs分泌TNF-α、IL-6的作用,增强了溶骨效应。表1不同处理组TNF-α、IL-6的含量(略)3讨论人工关节置换术是治疗严重关节疾患的有效方法之一。但是,随着人工关节置换数量的增加以及人工关节使用年限的延长,人工关节的无菌性松动成为影响其远期疗效的主要原因。超过66%的髋关节翻修和近50%的膝关节翻修由人工关节无菌性松动引起[4]。目前多数研究认为各种磨损碎屑活化假体周围界膜中的巨噬细胞、异物巨细胞等细胞释放IL-6、IL-1及TNF-α等骨吸收因
5、子,溶骨性因子直接或间接地激活破骨细胞,从而引起假体周围骨吸收、骨溶解,后者又可加重磨损,产生更多的微粒,形成恶性循环,使假体周围支撑骨量丢失,最终导致人工关节的无菌性松动。在生物性因素方面,磨损颗粒是无菌性松动发生的关键性因素[2]。然而,随着对无菌性松动的生物学机制研究的逐渐深入,LPS在加速人工关节的无菌性松动方面的作用逐渐引起重视。LPS是革兰阴性细菌所共有的细胞膜成分,具有与磨损颗粒相似的生物学作用,可刺激细胞产生TNF-α、IL-1、IL-6[5],这些因子正是导致了人工关节无菌性松动的主要原因,并且LPS易黏附于多种人工假体材
6、料及其磨损颗粒,如钛、钛合金、聚乙烯等[3,6~8]。Tatro等[9]发现在UHMOs、UHMOs分泌溶骨因子TNF-α、IL-6;B、C组之间TNF-α和IL-6含量差异无统计学意义(P>0.05),提示在一定的剂量范围内LPS刺激MOs分泌溶骨性因子TNF-α、IL-6的作用与UHMOs分泌TNF-α、IL-6的作用,二者具有协同作用,增强了溶骨效应。到目前为止,不管假体设计的多么完美,所有类型人工关节的承重面都产生磨损颗粒[11]。由于LPS易黏附于磨损颗粒的生物学特点,使存在于人体循环血中的LPS可以在人工假体周围积聚。Skogl
7、und等[12]认为体内存在着内毒素的清除机制,LPS在体内的去除和积累一直处于动态平衡,当体内LPS积聚超过其清除速度时,即可导致LPS的局部堆积,与磨损颗粒共同刺激溶骨性因子的分泌,引起骨溶解。本实验结果亦提示LPS具有促进UHMJ,HastyKA,etal.AccumulationofLPSbypolyethyleneparticlesdecreasesboneattachmenttoimplants[J].JOrthopRes,2006,24(5):959-996.[4]SundfeldtM,CarlssonLV,Johansson
8、CB,etal.Asepticloosening,notonlyaquestionofSJ,etal.LipopolysaccharidefromPrevotellanigres