吡咯喹啉醌通過調(diào)節(jié)NFATc-1抑制小鼠骨髓巨噬細胞的破骨細胞性分化及骨溶解相關實驗研究.pdf

1、人工關節(jié)置換術后假體無菌性松動是長期困擾骨科醫(yī)生，以及阻礙人工關節(jié)置換術更為廣泛應用的最大難題之一。通過對人工關節(jié)置換術后假體無菌性松動的發(fā)生機制所展開的一系列體內(nèi)、體外實驗的研究發(fā)現(xiàn)：人工關節(jié)假體磨損碎屑所誘導的假體周圍蝕骨性骨溶解是造成這一手術失敗的最主要原因之一。磨損碎屑產(chǎn)生后，表現(xiàn)為其誘導促炎細胞因子等炎性介質(zhì)的釋放，以及可誘導包括吞噬細胞在內(nèi)的破骨細胞前體細胞分化為成熟的破骨細胞，進而導致假體周圍骨溶解及無菌性松動的發(fā)生。越來

2、越多的證據(jù)證實在這一系列的生物學反應中，UHMWPE作為最常見的磨損顆粒之一，在誘導假體周圍無菌性炎癥而引起蝕骨性骨溶解癥中起重要作用。然而巨噬細胞吞噬UHMWPE等磨損顆粒后會釋放大量促炎細胞因子，這些細胞因子進而通過多種細胞信號傳導通路正向調(diào)節(jié)破骨細胞的形成和分化，進而引發(fā)骨溶解現(xiàn)象。進一步研究表明，這些炎性細胞因子的分泌與表達最終是通過RANKL/RANK這一骨溶解發(fā)生機制中的最關鍵信號通路，來促進破骨細胞分化成熟的。
　　

3、近期對活化 T細胞核因子-1（Nuclear factor of activated T cells，NFATc-1）在破骨細胞分化的信號傳導作用的研究是目前治療人工關節(jié)置換術后骨溶解的熱點同時也是新的靶點。作為在RANKL/RANK信號通路中參與調(diào)節(jié)破骨細胞的產(chǎn)生、分化、成熟、及其功能發(fā)揮這一過程密切相關的轉(zhuǎn)錄因子，NFATc-1的表達增高可以誘導激活一系列破骨細胞獨有的特征性表達，這些破骨細胞的特征包括：TRAP、CTR、組織蛋白酶

4、K。
　　為了能達到預防和/或治療假體周圍骨溶解及假體無菌性松動這一目的，越來越多的學者把研究重點放在了骨溶解治療的藥物研發(fā)上。本研究旨在通過對吡咯喹啉醌（Pyrroloquinoline quinone，PQQ）對于RANKL誘導的巨噬細胞向破骨細胞分化的抑制情況及其機制研究、以及吡咯喹啉醌（PQQ）對于磨損顆粒誘導的小鼠顱骨骨溶解的抑制情況的組織學分析，來闡明吡咯喹啉醌（PQQ）是否能夠通過抑制NFATc-1/c-Fos這一R

5、ANKL通路下游區(qū)功能的重要樞紐，來進一步地抑制破骨細胞的分化及發(fā)育，最終抑制骨溶解的發(fā)生。
　　通過培養(yǎng)小鼠骨髓巨噬細胞（BMMs），觀察吡咯喹啉醌（PQQ）在體外培養(yǎng)的條件下是否具有明顯的細胞毒性。觀察不同濃度的吡咯喹啉醌對于 RANKL誘導巨噬細胞向破骨細胞分化的抑制作用。隨后的體內(nèi)研究將通過建立 UHMWPE磨損顆粒所誘導的小鼠顱骨骨溶解模型，并通過 H&E、TRAP組織學切片及高分辨率Micro-CT掃描結(jié)果探索吡咯喹啉

6、醌（PQQ）能否在體內(nèi)抑制小鼠顱骨骨溶解的發(fā)生。從而更加準確的確定吡咯喹啉醌（PQQ）對UHMWPE誘導的骨溶解的療效。
　　最終細胞培養(yǎng)結(jié)果顯示，吡咯喹啉醌（PQQ）對于小鼠巨噬細胞沒有毒副作用，并且可以明顯抑制其在RANKL誘導下的巨噬細胞向破骨細胞分化現(xiàn)象；而通過RT-PCR及Western blot的結(jié)果分析，吡咯喹啉醌（PQQ）對于破骨細胞分化的抑制作用正是通過調(diào)節(jié)NFATc-1及c-Fos這一信號通路來實現(xiàn)的。進一步的

7、體內(nèi)研究發(fā)現(xiàn)，在使用腹腔注射吡咯喹啉醌（PQQ）治療 UHMWPE磨損顆粒誘導的小鼠顱骨骨溶解時，不同濃度的吡咯喹啉醌（PQQ）都可以明顯降低小鼠顱骨組織中TRAP（+）細胞的產(chǎn)生，并顯著地減少小鼠顱骨骨溶解的面積。通過 Mircro-CT掃描及三維數(shù)據(jù)重建的數(shù)據(jù)分析可以看出，反應小鼠顱骨骨質(zhì)量相關的參數(shù)的提高也顯示出與二維切片觀察的吡咯喹啉醌（PQQ）可以明顯抑制骨溶解發(fā)生的數(shù)據(jù)相同的趨勢。
　　本研究表明吡咯喹啉醌（PQQ）可