人工关节置换术后假体无菌性松动是长期困扰骨科医生,以及阻碍人工关节置换术更为广泛应用的最大难题之一。通过对人工关节置换术后假体无菌性松动的发生机制所展开的一系列体内、体外实验的研究发现:人工关节假体磨损碎屑所诱导的假体周围蚀骨性骨溶解是造成这一手术失败的最主要原因之一。磨损碎屑产生后,表现为其诱导促炎细胞因子等炎性介质的释放,以及可诱导包括吞噬细胞在内的破骨细胞前体细胞分化为成熟的破骨细胞,进而导致假体周围骨溶解及无菌性松动的发生。越来越多的证据证实在这一系列的生物学反应中,UHMWPE作为最常见的磨损颗粒之一,在诱导假体周围无菌性炎症而引起蚀骨性骨溶解症中起重要作用。然而巨噬细胞吞噬UHMWPE等磨损颗粒后会释放大量促炎细胞因子,这些细胞因子进而通过多种细胞信号传导通路正向调节破骨细胞的形成和分化,进而引发骨溶解现象。进一步研究表明,这些炎性细胞因子的分泌与表达最终是通过RANKL/RANK这一骨溶解发生机制中的最关键信号通路,来促进破骨细胞分化成熟的。近期对活化T细胞核因子-1(Nuclear factor of activated T cells,NFATc-1)在破骨细胞分化的信号传导作用的研究是目前治疗人工关节置换术后骨溶解的热点同时也是新的靶点。作为在RANKL/RANK信号通路中参与调节破骨细胞的产生、分化、成熟、及其功能发挥这一过程密切相关的转录因子,NFATc-1的表达增高可以诱导激活一系列破骨细胞独有的特征性表达,这些破骨细胞的特征包括:trap、ctr、组织蛋白酶k。为了能达到预防和/或治疗假体周围骨溶解及假体无菌性松动这一目的,越来越多的学者把研究重点放在了骨溶解治疗的药物研发上。本研究旨在通过对吡咯喹啉醌(pyrroloquinolinequinone,pqq)对于rankl诱导的巨噬细胞向破骨细胞分化的抑制情况及其机制研究、以及吡咯喹啉醌(pqq)对于磨损颗粒诱导的小鼠颅骨骨溶解的抑制情况的组织学分析,来阐明吡咯喹啉醌(pqq)是否能够通过抑制nfatc-1/c-fos这一rankl通路下游区功能的重要枢纽,来进一步地抑制破骨细胞的分化及发育,最终抑制骨溶解的发生。通过培养小鼠骨髓巨噬细胞(bmms),观察吡咯喹啉醌(pqq)在体外培养的条件下是否具有明显的细胞毒性。观察不同浓度的吡咯喹啉醌对于rankl诱导巨噬细胞向破骨细胞分化的抑制作用。随后的体内研究将通过建立uhmwpe磨损颗粒所诱导的小鼠颅骨骨溶解模型,并通过h&e、trap组织学切片及高分辨率micro-ct扫描结果探索吡咯喹啉醌(pqq)能否在体内抑制小鼠颅骨骨溶解的发生。从而更加准确的确定吡咯喹啉醌(pqq)对uhmwpe诱导的骨溶解的疗效。最终细胞培养结果显示,吡咯喹啉醌(pqq)对于小鼠巨噬细胞没有毒副作用,并且可以明显抑制其在rankl诱导下的巨噬细胞向破骨细胞分化现象;而通过rt-pcr及westernblot的结果分析,吡咯喹啉醌(pqq)对于破骨细胞分化的抑制作用正是通过调节nfatc-1及c-fos这一信号通路来实现的。进一步的体内研究发现,在使用腹腔注射吡咯喹啉醌(pqq)治疗uhmwpe磨损颗粒诱导的小鼠颅骨骨溶解时,不同浓度的吡咯喹啉醌(pqq)都可以明显降低小鼠颅骨组织中trap(+)细胞的产生,并显著地减少小鼠颅骨骨溶解的面积。通过mircro-ct扫描及三维数据重建的数据分析可以看出,反应小鼠颅骨骨质量相关的参数的提高也显示出与二维切片观察的吡咯喹啉醌(pqq)可以明显抑制骨溶解发生的数据相同的趋势。本研究表明吡咯喹啉醌(pqq)可以通过下调nfatc-1/c-fos来抑制通过rankl信号通路诱导的的破骨细胞发育、分化,且体内试验显示吡咯喹啉醌(pqq)可以抑制由uhmwpe颗粒所诱导的小鼠颅骨骨溶解的发生。因此我们推测,以吡咯喹啉醌或其它一些更具组织特性的以nfatc-1/c-fos这一转录因子为骨溶解治疗靶点的药物研究,将会给治疗包括骨溶解在内的蚀骨性疾病带来新的希望。