rhOPG對聚乙烯顆粒刺激后人工關節(jié)置換術患者炎性反應的影響及其機制

馬國濤，孫曉茹

(1平頂山市第一人民醫(yī)院，河南平頂山467000；2平頂山市中醫(yī)院)

rhOPG對聚乙烯顆粒刺激后人工關節(jié)置換術患者炎性反應的影響及其機制

馬國濤1，孫曉茹2

(1平頂山市第一人民醫(yī)院，河南平頂山467000；2平頂山市中醫(yī)院)

目的 觀察聚乙烯顆粒刺激后人工關節(jié)置換術患者單核細胞炎性因子表達變化，探討重組人骨保護素(rhOPG)對患者術后炎癥反應的抑制作用及機制。方法 將74例行人工關節(jié)置換術的患者隨機分為觀察組和對照組各37例。兩組術后1年采集空腹靜脈血，制備外周血單核細胞懸液，加入1×109/mL聚乙烯顆粒進行刺激，1次/d；觀察組在此基礎上加入10 ng/mL rhOPG，1次/d；共14天。兩組處理前后采用ELISA法檢測單核細胞炎性因子(TNF-α、CRP、IL-6)及骨橋蛋白(OPN)、凝血酶裂解的骨橋蛋白(NTOPN)表達。結果 與處理前比較，兩組處理后單核細胞TNF-α、CRP、IL-6表達均升高，但對照組升高更明顯(P均<0.05)。與處理前比較，觀察組處理后單核細胞OPN、NTOPN表達均降低，對照組處理后均升高，對照組處理后OPN、NTOPN表達均高于觀察組(P均<0.05)。結論 rhOPG可減輕聚乙烯顆粒引起的人工關節(jié)置換術后炎性反應；抑制單核細胞OPN、NTOPN表達可能是其相關機制。

人工關節(jié)置換術；重組人骨保護素；聚乙烯顆粒；骨橋蛋白；凝血酶裂解的骨橋蛋白

人工關節(jié)置換術在臨床應用較為廣泛，關節(jié)假體無菌性松動是其術后并發(fā)癥之一，與術后關節(jié)功能恢復不良及疼痛密切相關[1～3]。關節(jié)假體磨損產生的聚乙烯顆?？商岣咂乒羌毎墓俏展δ?，并引起相關炎性反應，是假體無菌性松動的重要原因[4]。重組人骨保護素(rhOPG)是近年來發(fā)現(xiàn)的一種對破骨細胞具有局部抑制作用的相關因子，但其對聚乙烯顆粒刺激后人工關節(jié)置換術患者炎性因子影響的研究較少。由于關節(jié)假體磨損產生聚乙烯顆粒是一個長期、慢性過程，因此本研究對人工關節(jié)置換術患者給予聚乙烯顆粒刺激，觀察rhOPG對單核細胞炎性因子表達的影響，并探討其相關機制。現(xiàn)將結果報告如下。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 選擇2013年4月～2014年11月擬于平頂山市第一人民醫(yī)院行人工關節(jié)置換術患者74例，男46例、女28例，年齡45～80(62.89±5.46)歲；手術原因：膝關節(jié)骨性關節(jié)炎39例，髖關節(jié)骨性關節(jié)炎16例，股骨頭缺血性壞死14例，其他5例。納入標準：①年齡45～80歲；②符合人工關節(jié)置換術的手術指征。排除標準：①伴肺、腎、肝、心等功能障礙者；②過敏體質者；③存在手術禁忌證者；④精神疾病患者；⑤合并類風濕性關節(jié)炎及結締組織疾病者。將74例患者按照隨機數字表法分為觀察組和對照組，每組37例。兩組性別、年齡等一般資料均具有可比性。本研究經醫(yī)院倫理委員會批準，患者均簽訂知情同意書。

1.2 外周血單核細胞懸液制備及聚乙烯顆粒處理 兩組入院后均參照張愛國[5]的方法行常規(guī)人工關節(jié)置換術。術后1年隨訪時采集空腹肘靜脈血，采用Ficoll密度梯度離心法分離單核細胞：于短中管中加入適量淋巴細胞分離液，取肝素抗凝靜脈血與等量Hanks液充分混勻，2 000 r/min離心15 min。吸取離心管中上、中層界面間的白色云霧層狹窄帶至另一離心管中，加入5倍體積Hanks液，1 500 r/min離心10 min，洗滌2次。末次離心后棄上清，加入含10%小牛血清的RPM164。重懸細胞，獲得單核細胞懸液。將1×109/mL聚乙烯顆粒2 mL加入單核細胞懸液進行刺激，1次/d；觀察組在此基礎上加入10 ng/mL rhOPG 2 mL，1次/d；共14天。

1.3 單核細胞炎性因子檢測 兩組處理前后采用ELISA法檢測單核細胞TNF-α、CRP、IL-6及骨橋蛋白(OPN)、凝血酶裂解的骨橋蛋白(NTOPN)表達，嚴格按照試劑盒說明書進行操作。

2 結果

與處理前比較，兩組處理后單核細胞TNF-α、CRP、IL-6表達均升高，但對照組升高更明顯(P均<0.05)；見表1。與處理前比較，觀察組處理后單核細胞OPN、NTOPN表達均降低，對照組處理后均升高且均高于觀察組(P均<0.05)；見表2。

表1 兩組處理前后單核細胞TNF-α、CRP、IL-6 表達比較

注：與同組處理前比較，*P<0.05；與對照組處理后比較，#P<0.05。

表2 兩組處理前后單核細胞OPN、NTOPN 表達比較

注：與同組處理前比較，*P<0.05；與對照組處理后比較，#P<0.05。

3 討論

人工關節(jié)材料在長期應用中假體-骨、假體-假體界面間摩擦或者關節(jié)面活動能夠產生大量微小顆粒，可激活機體內炎性細胞，促使其分泌多種與骨吸收相關的細胞因子，使初始固定良好的假體出現(xiàn)松動[6，7]。目前人工關節(jié)無菌性松動的機理尚不十分明確，金屬聚乙烯磨損碎屑在遠期假體松動的發(fā)生中具有重要作用[8]。

巨噬細胞可以產生各種細胞因子，且其吞噬顆粒后能夠釋放多種炎癥介質，如前列腺素E2(PGE2)、TNF、IL-6、CRP、IL-1等，誘導破骨細胞形成或直接提高破骨細胞的骨吸收功能。OPN主要是由血管平滑肌細胞、破骨細胞、淋巴細胞、巨噬細胞以及上皮細胞等分泌的一種蛋白質，其相對分子量為44×103～75×103，主要在炎癥組織的細胞外液以及礦化組織的細胞外基質中表達。OPN在骨骼內含量豐富，能與一系列細胞表面受體結合，促進細胞聚集，并黏附介導重要的細胞-細胞與細胞-基質間反應[9，10]。OPN能與細胞整合素αvβ3整聯(lián)蛋白以及透明質酸受體CD44作用，參與廣泛的生理病理過程，包括骨代謝、傷口愈合、炎癥、腫瘤以及免疫反應等[11，12]。凝血酶作用于OPN分子內保守的凝血酶切割位點168RS169，使OPN分子N末端中的159RGD161位點暴露；裂解后的OPN暴露新位點162SVVYGLR168，成為了NTOPN，可呈劑量依賴性促進其與細胞結合。研究顯示，NTOPN能夠調節(jié)中性粒細胞的存活及凋亡[13]。本研究對照組聚乙烯顆粒刺激后單核細胞TNF-α、CRP、IL-6及OPN、NTOPN表達均升高，說明聚乙烯顆?？梢鹑斯りP節(jié)置換術后患者的炎性反應，并增加單核細胞OPN、NTOPN表達。

骨保護素是近年來發(fā)現(xiàn)的一種破骨細胞局部抑制因子，在破骨細胞分化過程中，破骨細胞骨保護素與分化因子的表達平衡被打破，骨代謝平衡向骨吸收方向傾斜[14]。在破骨細胞分化成熟過程中，骨保護素與破骨細胞祖細胞表面受體結合，通過NK-κB受體活化因子配體與破骨細胞細祖細胞膜上的NK-κB受體活化因子結合，經過Akt途徑、NK-κB途徑、JNK途徑等介導破骨細胞的成熟[15]。本研究結果顯示，觀察組處理后單核細胞TNF-α、CRP、IL-6表達升高，OPN、NTOPN表達降低，說明rhOPG可減輕聚乙烯顆粒引起的人工關節(jié)置換術后患者的炎性反應，其機制可能為抑制單核細胞OPN、NTOPN表達。

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