【摘 要】
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目的:还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶4（nicotinamide adenine dinucleotide phosphate oxidase 4,NOX4）是一种以活性氧（reactive oxygen species,ROS）为主要产物的酶,生成ROS无需复杂步骤。基因敲除NOX4后,小鼠的成熟破骨细胞数量明显减少,骨吸收能力降低,骨量增加,提示了 NOX4在破骨细胞介导的骨改建中的重要
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目的:还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶4（nicotinamide adenine dinucleotide phosphate oxidase 4,NOX4）是一种以活性氧（reactive oxygen species,ROS）为主要产物的酶,生成ROS无需复杂步骤。基因敲除NOX4后,小鼠的成熟破骨细胞数量明显减少,骨吸收能力降低,骨量增加,提示了 NOX4在破骨细胞介导的骨改建中的重要作用,然而NOX4在磨损颗粒引起假体周围骨溶解（peri-prosthetic osteolysis,PPO）中的作用尚不明确。因此,本研究旨在探讨NOX4调控破骨细胞活化对假体周围骨溶解的影响及机制。方法:首先,经伦理审核,收集因骨性关节炎行初次关节置换术的患者和因关节假体松动行关节翻修术的患者手术中取得的新鲜滑膜,通过组织学染色对比NOX4的表达变化。同时在体外核因子κB受体活化因子配体（RANKL）诱导的破骨细胞模型中观察破骨细胞活化过程中NOX4蛋白水平的变化。随后,分别使用小干扰 RNA（small interfering RNA,siRNA）和 NOX4 特异性抑制剂GKT137831干预NOX4,观察阻断NOX4对RANKL诱导的破骨细胞活化及功能的影响,并检测破骨相关指标的变化;检测使用siRNA干预NOX4对RANKL诱导的ROS生成的影响,并探寻产生效应的下游分子。在前述研究的基础上,采用siRNA沉默下游因子核因子红系相关因子2（Nrf2）,探究沉默下游因子后对NOX4调控ROS和破骨细胞活化的影响,进一步探究相关机制。在体内动物实验中,将钛纳米颗粒植入雄性C57BL/6小鼠颅骨表面,并且每天局部注射1 mg/kg的NOX4特异性抑制剂GKT137831进行干预。2周后处死老鼠,取下颅骨标本行微计算机断层扫描（micro-CT）扫描和组织学染色分析。收集实验中各组小鼠心、肺、肾组织,H＆E染色观察组织微形态以评价内脏毒性。结果:NOX4在人体关节翻修滑膜和RANKL诱导的破骨细胞活化的过程中高表达。NOX4 siRNA和NOX4特异性抑制剂GKT137831可以抑制破骨细胞的活化,并降低破骨细胞相关基因和蛋白的表达水平,同时抑制了 RANKL诱导的ROS的产生,增加了抗氧化应激相关基因和蛋白的表达。使用siRNA沉默Nrf2后,不但阻断了 NOX4 siRNA的抗氧化应激作用,而且逆转了 siNOX4的抗破骨作用,由此可见Nrf2是NOX4调控破骨细胞活化和氧化应激水平的关键因子。体内实验中,使用GKT137831治疗有效地减轻了钛纳米颗粒诱导的骨质破坏,减少了颅骨表面破骨细胞的数量。H＆E染色结果证实实验中的干预措施对小鼠内脏均无明显毒性作用。结论:我们研究了 NOX4在RNAKL诱导的破骨细胞活化和钛纳米颗粒干预导致的小鼠颅骨骨溶解中的作用与相关机制,发现NOX4与PPO的发生发展密切相关,干预NOX4可通过上调抗氧化应激调节因子Nrf2的表达,减轻氧化应激水平,抑制破骨细胞分化,同时NOX4抑制剂对钛颗粒干预导致的小鼠颅骨骨溶解有治疗作用。
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