人工關節(jié)假體無菌性松動動物模型的快速建立
發(fā)布時間：2020-12-08 16:59
目的:人工關節(jié)置換手術發(fā)展至今,取得了非常大的成功,已在臨床解決了許多終末期的關節(jié)疾患。研究表明,假體無菌性松動的患者,其假體周圍處于高骨更新狀態(tài)。因此骨-假體界面的早期整合對于阻止磨屑顆粒和細胞因子的遷移至關重要,而限制人工關節(jié)假體使用壽命的一個主要原因是磨屑顆粒誘導的假體無菌性松動。在本研究中,我們旨在嘗試使用107個UHMWPE顆�？焖俳⑷斯りP節(jié)假體無菌性松動的兔動物模型,以便為進一步探討假體無菌性松動的機制及防治奠定實驗基礎。方法:我們用雌性新西蘭大白兔建立動物模型,隨機均分為實驗組和對照組,在兩組動物的左側脛骨髓腔內植入羥基磷灰石（hydroxyapatite,HA）涂層假體。在實驗組中,分別于假體表面和膝關節(jié)腔內植入0.5×107超高分子量聚乙烯（Ultra-high molecular weight polyethylene,UHMWPE）顆粒。結果:同對照組相比,實驗組動物的關節(jié)內壓力更高、骨組織形態(tài)學參數(shù)更差、假體生物力學固定強度更低,同時,促炎細胞因子和骨更新標志均顯著高于對照組。結論:我們使用很少的UHMWPE顆粒成功快速地建立了人工關節(jié)假...
【文章來源】：現(xiàn)代生物醫(yī)學進展. 2019年20期 第3818-3822頁
【文章頁數(shù)】：5 頁
【部分圖文】：
標本切割示意圖Fig.1Adiagramofthespecimensections關節(jié)內壓力測量基礎麻醉后
現(xiàn)代生物醫(yī)學進展biomed.cnjournals.comProgressinModernBiomedicineVol.19NO.20OCT.2019圖4骨組織形態(tài)學參數(shù)Fig.4ParametersofbonehistomorphometryNote:Datawereexpressedasx±SD,n=10.*:P<0.01,comparedwithcontrolgroup.圖3骨-假體界面組織學Fig.3Histologyofbone-implantinterfaceNote:*(A-left):newbone;*(A-right):interfacemembrane;i:implant;h:HAcoating;b:trabecularbone;if:interfacemembrane.Bar=100μm.以清晰發(fā)現(xiàn)實驗組的骨-假體界面間由軟組織填充，通過高倍放大觀察還可發(fā)現(xiàn)界面間未被軟組織包裹的UHMWPE顆粒（圖3C-中、右）。2.3骨組織形態(tài)學測量如圖4所示，實驗組的BV/TV、Tb.Th和Tb.N分別為15.2±4.7%、0.09±0.01mm和1.7±0.2，同對照組（BV/TV：25.2±8.4%、Tb.Th：0.12±0.01mm和Tb.N：2.1±0.2）相比，分別顯著下降了40%、26%和20%；而Tb.Sp（對照組：0.36±0.06；實驗組：0.51±0.07）顯著升高了42%。2.4骨礦化測量實驗組的BMD（200±30HAmg/cm3）比對照組（480±63HAmg/cm3）顯著下降了58%。通過掃描電鏡的背散射模式，計算M.BAF值顯示（圖5），對照組M.BAF值隨著遠離假體表面而逐漸降低，但在任一區(qū)域均高于實驗組。2.5生物力學測量與對照組（極限負荷：110±27N、表觀抗剪剛度385±43N/mm和總能量吸收值：36±13N/mm）相比，實驗組的極限負荷（76±24N）、表觀抗剪剛度（267±42N/mm）和總能量吸收值（22±8N/mm）均有所下降，分別下降了31%、31%和39%，結果有統(tǒng)計學意義。2.6細胞因子測量如圖6所示，實驗組的IL-
現(xiàn)代生物醫(yī)學進展biomed.cnjournals.comProgressinModernBiomedicineVol.19NO.20OCT.2019圖6細胞因子測量Fig.6CytokinelevelsNote:Datawereexpressedasx±SD,n=10.*:P<0.01,comparedwithcontrolgroup.圖5礦化骨面積分數(shù)曲線Fig.5M.BAFcurvesNote:Datawereexpressedasx±SD,n=10.*:P<0.01,comparedwithcontrolgroup.IL-6：16.5pg/mL和RANKL：44.2pg/mL）顯著升高了310%、122%和143%。3討論慢性炎癥反應被認為是無菌性松動過程中的重要病理過程。關節(jié)的滑膜組織可以分泌促炎細胞因子。因此，炎性滑膜組織會分泌更多的關節(jié)液，從而導致更高的關節(jié)內壓力。許多研究證實，高關節(jié)內壓力可以導致假體周圍骨吸收和骨溶解[22，23]。為了充分研究其中的機制，一個合適的動物模型顯得至關重要。我們的研究證實，在磨屑顆粒刺激后，術后3周時關節(jié)內壓力可顯著升高（圖2）。隨后關節(jié)內壓力的突然下降恰恰證明了骨-假體界面的破壞，即關節(jié)液通過"有效關節(jié)間隙"進入了髓腔，使得關節(jié)內壓力突然降低。同關節(jié)液一起進入"有效關節(jié)間隙"的還有磨屑顆粒和促炎細胞因子。由此，關節(jié)內壓力表現(xiàn)為持續(xù)的緩慢升高[11,15]。Rahbek等[11]和Sundfeldt等[24]證實，在骨-假體界面整合良好地情況下，磨屑顆粒單獨并不能誘導假體周圍無菌性松動。而當磨屑顆粒通過"有效關節(jié)間隙"進入骨-假體界面后，磨屑顆粒的物理阻隔會直接妨礙骨小梁和HA涂層接觸（圖3C-右）。在機械負荷的進一步刺激下，骨和假體間會形成微動，從而抑制骨-假體的骨性整合，促進骨-假體間纖維樣界膜組織形成（圖3A-右、3B-右
【參考文獻】：
期刊論文
[1]CD11b表達與人工髖關節(jié)置換術后無菌性松動的相關性分析[J]. 楊國曦,陳曉勇,朱錦宇,朱慶生,楊重飛. 現(xiàn)代生物醫(yī)學進展. 2017(11)
[2]全關節(jié)成形術中假體周圍骨溶解的概述:本體因素與未來發(fā)展方向[J]. 邢金鋒,宋科官,彭鋰,張浩偉,周永飛. 現(xiàn)代生物醫(yī)學進展. 2016(02)
本文編號：2905377
【文章來源】：現(xiàn)代生物醫(yī)學進展. 2019年20期 第3818-3822頁
【文章頁數(shù)】：5 頁
【部分圖文】：
標本切割示意圖Fig.1Adiagramofthespecimensections關節(jié)內壓力測量基礎麻醉后
現(xiàn)代生物醫(yī)學進展biomed.cnjournals.comProgressinModernBiomedicineVol.19NO.20OCT.2019圖4骨組織形態(tài)學參數(shù)Fig.4ParametersofbonehistomorphometryNote:Datawereexpressedasx±SD,n=10.*:P<0.01,comparedwithcontrolgroup.圖3骨-假體界面組織學Fig.3Histologyofbone-implantinterfaceNote:*(A-left):newbone;*(A-right):interfacemembrane;i:implant;h:HAcoating;b:trabecularbone;if:interfacemembrane.Bar=100μm.以清晰發(fā)現(xiàn)實驗組的骨-假體界面間由軟組織填充，通過高倍放大觀察還可發(fā)現(xiàn)界面間未被軟組織包裹的UHMWPE顆粒（圖3C-中、右）。2.3骨組織形態(tài)學測量如圖4所示，實驗組的BV/TV、Tb.Th和Tb.N分別為15.2±4.7%、0.09±0.01mm和1.7±0.2，同對照組（BV/TV：25.2±8.4%、Tb.Th：0.12±0.01mm和Tb.N：2.1±0.2）相比，分別顯著下降了40%、26%和20%；而Tb.Sp（對照組：0.36±0.06；實驗組：0.51±0.07）顯著升高了42%。2.4骨礦化測量實驗組的BMD（200±30HAmg/cm3）比對照組（480±63HAmg/cm3）顯著下降了58%。通過掃描電鏡的背散射模式，計算M.BAF值顯示（圖5），對照組M.BAF值隨著遠離假體表面而逐漸降低，但在任一區(qū)域均高于實驗組。2.5生物力學測量與對照組（極限負荷：110±27N、表觀抗剪剛度385±43N/mm和總能量吸收值：36±13N/mm）相比，實驗組的極限負荷（76±24N）、表觀抗剪剛度（267±42N/mm）和總能量吸收值（22±8N/mm）均有所下降，分別下降了31%、31%和39%，結果有統(tǒng)計學意義。2.6細胞因子測量如圖6所示，實驗組的IL-
現(xiàn)代生物醫(yī)學進展biomed.cnjournals.comProgressinModernBiomedicineVol.19NO.20OCT.2019圖6細胞因子測量Fig.6CytokinelevelsNote:Datawereexpressedasx±SD,n=10.*:P<0.01,comparedwithcontrolgroup.圖5礦化骨面積分數(shù)曲線Fig.5M.BAFcurvesNote:Datawereexpressedasx±SD,n=10.*:P<0.01,comparedwithcontrolgroup.IL-6：16.5pg/mL和RANKL：44.2pg/mL）顯著升高了310%、122%和143%。3討論慢性炎癥反應被認為是無菌性松動過程中的重要病理過程。關節(jié)的滑膜組織可以分泌促炎細胞因子。因此，炎性滑膜組織會分泌更多的關節(jié)液，從而導致更高的關節(jié)內壓力。許多研究證實，高關節(jié)內壓力可以導致假體周圍骨吸收和骨溶解[22，23]。為了充分研究其中的機制，一個合適的動物模型顯得至關重要。我們的研究證實，在磨屑顆粒刺激后，術后3周時關節(jié)內壓力可顯著升高（圖2）。隨后關節(jié)內壓力的突然下降恰恰證明了骨-假體界面的破壞，即關節(jié)液通過"有效關節(jié)間隙"進入了髓腔，使得關節(jié)內壓力突然降低。同關節(jié)液一起進入"有效關節(jié)間隙"的還有磨屑顆粒和促炎細胞因子。由此，關節(jié)內壓力表現(xiàn)為持續(xù)的緩慢升高[11,15]。Rahbek等[11]和Sundfeldt等[24]證實，在骨-假體界面整合良好地情況下，磨屑顆粒單獨并不能誘導假體周圍無菌性松動。而當磨屑顆粒通過"有效關節(jié)間隙"進入骨-假體界面后，磨屑顆粒的物理阻隔會直接妨礙骨小梁和HA涂層接觸（圖3C-右）。在機械負荷的進一步刺激下，骨和假體間會形成微動，從而抑制骨-假體的骨性整合，促進骨-假體間纖維樣界膜組織形成（圖3A-右、3B-右
【參考文獻】：
期刊論文
[1]CD11b表達與人工髖關節(jié)置換術后無菌性松動的相關性分析[J]. 楊國曦,陳曉勇,朱錦宇,朱慶生,楊重飛. 現(xiàn)代生物醫(yī)學進展. 2017(11)
[2]全關節(jié)成形術中假體周圍骨溶解的概述:本體因素與未來發(fā)展方向[J]. 邢金鋒,宋科官,彭鋰,張浩偉,周永飛. 現(xiàn)代生物醫(yī)學進展. 2016(02)
本文編號：2905377
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