影响人工关节寿命并最终导致假体失败的主要原因是人工关节假体周围骨溶解引发的无菌性松动。近些年来实验研究发现,人工关节摩擦产生的各种磨损颗粒,如聚乙烯、骨水泥和各种金属颗粒在其中充当重要的角色。松动假体周围组织中存在大量炎性细胞,包括巨噬细胞、异物巨细胞、成纤维细胞、破骨细胞等。当上述的炎性细胞吞噬磨损颗粒后,分泌大量细胞因子,如IL-l、IL-6、PGE-2、TNF-α等,引发一系列骨吸收的相关生物学反应。目前认为,由假体磨损产生磨损颗粒,刺激巨噬细胞释放多种细胞因子,从而引起破骨细胞等发生一系列生物学反应,最终引起骨溶解。本文探讨了环孢素A抑制破骨细胞形成的机制,为临床预防假体松动提供了理论基础。第1部分:聚甲基丙烯酸甲酯颗粒诱导体外破骨细胞形成目的:通过破骨细胞体外培养,探讨颗粒诱导假体周围骨质溶解的机制。方法:取SD仔鼠骨髓细胞,在聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)颗粒的刺激下,进行体外破骨细胞培养,行TRAP染色,观察颗粒对破骨细胞形态的影响;对骨片上形成的骨吸收陷窝行甲苯胺蓝染色观察并计数。结果:PMMA颗粒在体外条件下实验组TRAP染色阳性细胞数及骨吸收陷窝数均较对照组多。结论:PMMA颗粒可诱导假体周围骨质溶解,继而引发假体松动。第2部分:环孢素A抑制骨水泥颗粒诱导的破骨细胞形成及功能目的:探讨环孢素A对骨水泥颗粒诱导的破骨细胞形成及功能的影响。方法:取SD仔鼠双侧股骨和胫骨的骨髓,以不含血清的α-MEM培养液洗涤并收集骨髓细胞,再将细胞重悬于含10%胎牛血清及10-8 mol/L 1,25-(OH)2D3的α-MEM培养液中,细胞计数后配成1.5×107/ml的细胞悬液,加入聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)颗粒和不同浓度的环孢素A(10-8 mol/L、10-7 mol/L、10-6 mol/L)于24孔培养板进行培养,并设置阳性对(只加PMMA颗粒)和阴性对照(PMMA颗粒和CsA均不加)组,每组均有4孔放置骨磨片1片进行培养。培养2周后,行抗酒石酸(TRAP)染色检测破骨细胞形成;骨磨片行甲苯胺蓝染色观察。结果:PMMA颗粒能够诱导大量TRAP染色阳性的破骨细胞形成,骨磨片有吸收陷窝形成;用环孢素A(10-8 mol/L、10-7 mol/L)和PMMA颗粒共同培养下TRAP染色阳性的破骨细胞形成数量明显减少,环孢素A浓度达到10-6 mol/L时无TRAP染色阳性的破骨细胞形成;环孢素A浓度在(10-8 mol/L、10-7 mol/L)时骨磨片有吸收陷窝形成,但少于阳性对照组,在10-6 mol/L时骨磨片则无吸收陷窝的形成。结论:环孢素A对PMMA颗粒诱导的破骨细胞形成有着明显的抑制作用,且呈剂量依赖性。第3部分:环孢素A抑制骨水泥颗粒诱导骨吸收的体内实验研究目的:通过骨吸收动物模型,探讨环孢素A抑制骨水泥颗粒诱导的假体周围骨质溶解的机制。方法:选用60只BALB/c小鼠,在小鼠颅骨部位注入PMMA颗粒,建立骨吸收动物模型。按照实验要求随机分为5组,每组12只。A组:阴性对照组,手术不加颗粒,仅给予α-MEM培养液,术后给予腹腔注射生理盐水;其余4组分别为B组、C组、D组及E组,手术中均给予含30g/L PMMA颗粒的α-MEM悬液,术后分别给予注射生理盐水,2mg/kgCsA,4mg/kgCsA,8mg/kgCsA,1次/d,持续注射2w。2w后处死动物并取材,行HE染色、TRAP染色检测。结果:在PMMA颗粒诱导下小鼠颅骨有明显的骨溶解作用,4mg/kgCsA,8mg/kgCsA均有明显的抑制骨溶解的作用,相同条件下,8mg/kgCsA比4mg/kgCsA的骨溶解抑制作用更强。结论:环孢素A能够抑制PMMA颗粒诱导的骨溶解作用。本文首先探讨了骨水泥颗粒诱导破骨细胞形成和引起骨溶解的作用;其后探讨了体外条件下环孢素A抑制骨水泥颗粒诱导的破骨细胞形成及功能的机制;最后通过建立小鼠颅骨骨溶解动物模型,探讨了骨水泥颗粒诱导假体周围骨溶解导致假体松动并最终导致假体失败的机制及环孢素A阻止骨水泥颗粒诱导的骨溶解作用并最终预防松动及失败的功效。