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

1、人工關(guān)節(jié)置換術(shù)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(guān)節(jié)置換術(shù)更為廣泛應(yīng)用的最大難題之一。通過對人工關(guān)節(jié)置換術(shù)后假體無菌性松動的發(fā)生機(jī)制所展開的一系列體內(nèi)、體外實(shí)驗的研究發(fā)現(xiàn)：人工關(guān)節(jié)假體磨損碎屑所誘導(dǎo)的假體周圍蝕骨性骨溶解是造成這一手術(shù)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(dǎo)促炎細(xì)胞因子等炎性介質(zhì)的釋放，以及可誘導(dǎo)包括吞噬細(xì)胞在內(nèi)的破骨細(xì)胞前體細(xì)胞分化為成熟的破骨細(xì)胞，進(jìn)而導(dǎo)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(shí)在這一系列的生物學(xué)反應(yīng)中，UHMWPE作為最常見的磨損顆粒之一，在誘導(dǎo)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(xì)胞吞噬UHMWPE等磨損顆粒后會釋放大量促炎細(xì)胞因子，這些細(xì)胞因子進(jìn)而通過多種細(xì)胞信號傳導(dǎo)通路正向調(diào)節(jié)破骨細(xì)胞的形成和分化，進(jìn)而引發(fā)骨溶解現(xiàn)象。進(jìn)一步研究表明，這些炎性細(xì)胞因子的分泌與表達(dá)最終是通過RANKL/RANK這一骨溶解發(fā)生機(jī)制中的最關(guān)鍵信號通路，來促進(jìn)破骨細(xì)胞分化成熟的。
　　

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

4、K。
　　為了能達(dá)到預(yù)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(xué)者把研究重點(diǎn)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(dǎo)的巨噬細(xì)胞向破骨細(xì)胞分化的抑制情況及其機(jī)制研究、以及吡咯喹啉醌（PQQ）對于磨損顆粒誘導(dǎo)的小鼠顱骨骨溶解的抑制情況的組織學(xué)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(jìn)一步地抑制破骨細(xì)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(xì)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(xì)胞毒性。觀察不同濃度的吡咯喹啉醌對于 RANKL誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞向破骨細(xì)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(dǎo)的小鼠顱骨骨溶解模型，并通過 H&E、TRAP組織學(xué)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(zhǔn)確的確定吡咯喹啉醌（PQQ）對UHMWPE誘導(dǎo)的骨溶解的療效。
　　最終細(xì)胞培養(yǎng)結(jié)果顯示，吡咯喹啉醌（PQQ）對于小鼠巨噬細(xì)胞沒有毒副作用，并且可以明顯抑制其在RANKL誘導(dǎo)下的巨噬細(xì)胞向破骨細(xì)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(xì)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(shí)現(xiàn)的。進(jìn)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(dǎo)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(xì)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(yīng)小鼠顱骨骨質(zhì)量相關(guān)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