低强度脉冲超声对磷酸三钙磨损颗粒诱导的假体周围骨细胞损伤的影响

目的:观察低强度脉冲超声(LIPUS)对磷酸三钙(tricalcium phosphate,TCP)磨损颗粒诱导的假体周围骨细胞(osteocyte)损伤的影响,并探讨其可能作用机理。方法:取6~8周龄ICR雄性小鼠30只,随机分为正常组、模型组和LIPUS治疗组,每组10只。模型组和LIPUS治疗组小鼠分别于第1、3、5、7、9和第11周向颅顶注射TCP磨损颗粒建立小鼠颅骨溶解模型。正常组小鼠颅顶皮肤仅接受阴性超声探头按压处理,治疗组小鼠颅顶皮肤接受LIPUS干预治疗3个月,实验结束后取颅骨。采用Micro-CT分析各组小鼠颅骨TCP磨损颗粒植入部位周围溶解情况;应用HE染色比较各组假体周围骨细胞活性;通过流式细胞术定量检测各组假体周围骨细胞凋亡情况;采用免疫印迹技术检测各组假体周围骨细胞牙本质基质蛋白(DMP-1)、骨硬化蛋白(SOST)、葡萄糖调节蛋白78(GRP78)、肌醇依赖酶1α(IRE1α)、X盒结合蛋白(XBP1s)、c-Jun氨基末端激酶(JNK)及磷酸化JNK(p-JNK)等蛋白表达水平。结果:与正常组比较,模型组小鼠假体周围骨细胞活性明显降低,细胞凋亡显著(P<0.05),其特征蛋白DMP-1显著下调,SOST明显上调,造成DMP-1/SOST增加(P<0.05),且内质网应激通路蛋白GRP78、IRE1α、XBP1s和p-JNK表达水平显著增加(P<0.05)。而LIPUS治疗组假体周围骨细胞损伤及内质网应激反应显著减弱,表现为假体周围骨细胞活性、数量和DMP-1/SOST明显增加(P<0.05),且IRE1α-XBP1-JNK通路的活化被显著抑制(P<0.05)。结论:LIPUS可阻止TCP磨损颗粒诱导的假体周围骨细胞损伤,其作用机制可能与抑制IRE1α-XBP1-JNK信号通路介导的内质网应激反应密切相关。

磷酸三钙磨损颗粒诱导小鼠假体周围骨细胞损伤的作用

目的:研究磷酸三钙(TCP)磨损颗粒是否能诱导小鼠颅骨假体周围骨细胞损伤,并探讨其作用机制。方法:36只雄性ICR小鼠随机分为3组(n=12):假手术组(Sham)、模型(TCP)组和3-甲基腺嘌呤(3-MA)组,采用TCP磨损颗粒30 mg置于小鼠颅骨中缝骨膜外缝合皮肤构建小鼠颅骨溶解模型。3-MA处理组小鼠于术后第2天颅顶皮下注射自噬的特异性抑制剂3-MA(1.0 mg/kg),2 d 1次,2周后处死动物取血清和颅骨。Micro-CT分析各组小鼠颅骨骨密度(BMD)、骨体积分数(BVF)和骨吸收孔(porosity)数;HE染色和流式细胞术检测各组假体周围骨细胞活性及凋亡情况;ELISA法检测各组血清中骨细胞特征蛋白牙本质基质蛋白(DMP-1)和骨硬化蛋白(SOST)水平;Western blot法检测各组假体周围骨细胞中DMP-1、SOST和自噬关键分子Beclin-1及微管相关蛋白1轻链3(LC-3)等蛋白的表达。结果:与Sham组比较,TCP组假体周围骨细胞活性明显降低,骨细胞死亡及凋亡显著增加(P<0.05),血清SOST水平及其蛋白表达明显增加,而血清DMP-1水平及其蛋白表达显著减少(P<0.05),Beclin-1表达增加,LC-3I向LC-3II转换明显增加;与TCP组比较,3-MA组假体周围骨细胞损伤明显加重,骨细胞凋亡显著增加(P<0.05)。结论:TCP磨损颗粒可通过激活凋亡和自噬而诱导假体周围骨细胞损伤,促进假体周围骨溶解和关节无菌性松动。