以TAK1信号传导通路为靶点抑制假体周围骨溶解的实验研究

磨损颗粒诱导的假体周围骨溶解是影响人工关节远期寿命的主要原因之一。我们前期体外实验研究表明，磨损颗粒可以激活单核/巨噬细内的TAK1信号通路，与MAPK和NFkB信号通路存在交叉对话。磨损颗粒诱导的炎性因子释放与TAK1信号通路的激活密切相关，这就提示TAK1信号通路是假体周围骨溶解病理过程中的关键环节。本研究拟建立体外诱导破骨细胞模型，利用特异性阻断剂和RNAi技术进一步明确TAK1与下游MAPK、NFkB、CN/NFAT信号通路相互之间的联系，通过对TAK1信号通路进行调控，同时阻断炎性因子释放和破骨细胞生成；采用基因芯片技术比较信号调控前后基因表达谱的改变，以验证TAK1信号通路在骨溶解过程中的核心作用；构建改良的植骨气囊和裸鼠颅骨动物模型更好地模拟人体关节腔和界膜组织的内环境，采用局部基因治疗给药的方式来有效抑制磨损颗粒诱导的骨溶解，为防治假体无菌性松动提供理论基础和临床治疗策略。

目的：本实验在体外实验条件下，(1)明确转化生长因子β激活性激酶-分裂素原活化蛋白激酶-核转录因子ΚB (TAK1-MAPK-NF-κB)信号通路是否参与了磨损颗粒诱导骨溶解的病理过程。(2)应用慢病毒载体系统介导的靶向TAK1小干扰RNA (siRNA)技术转染磨骨髓来源的破骨细胞前体细胞后，是否可以抑制炎性细胞因子的释放 (3)探讨TAK1 siRNA是否可以有效地抑制磨损颗粒诱导破骨细胞的分化成熟以及骨重吸收。方法：(1)钛(Ti)磨损颗粒与小鼠RAW264.7单核细胞体外共培养，Western blotting技术检测TAK1、p38MAPK以及NF-κB信号通路激活情况。采用TAK1抑制剂5Z-7-oxozeaenol阻断TAK1信号通路，观察炎性细胞因子TNF-α表达的情况。 (2)设计3条靶向TAK1的siRNA，构建siRNA表达载体；构建siRNA重组慢病毒并转染小鼠RAW264.7单核细胞，采用Realtime PCR和Western blotting检测干扰效率，筛选出最高效序列。(3) 进行携带最高效靶向TAK1siRNA序列的重组慢病毒(Lv-siRNA)的包装和生产。(4) 采用TAK1 siRNA转染骨髓来源的破骨细胞前体细胞后，应用Realtime PCR、ELISA检测破骨细胞标志物和炎性细胞因子，抗酒石酸碱性磷酸酶（TRAP）染色和骨陷窝计数方法观察破骨细胞分化、成熟以及骨吸收情况。结果：(1)在Ti颗粒刺激RAW26.47单核细胞后，其细胞内TAK1激酶磷酸化水平显著升高；当TAK1抑制剂阻断TAK1信号通路后，MAPK和NF-κB信号通路被阻断，同时TNF-α的释放也被明显抑制。(2) 成功构建TAK1 siRNA表达载体；筛选出5’-GCTGAACCATTGCCTTACT-3’为最高效序列，干扰效率达到85.32%。体外干扰效果持续至少8周。(3) 成功构建携带最高效siRNA序列的重组慢病毒。(4) TAK1 siRNA显著抑制Ti颗粒诱导的破骨细胞分化、骨吸收功能、破骨细胞特异性基因mRNA及、TNF-α和IL- 6的表达。结论：(1) TAK1-MAPK-NF-κB信号通路参与了磨损颗粒诱导的炎性骨溶解的病理过程(2) 应用RNA干扰技术在体外抑制TAK1表达是切实可行。(3) 在体外骨髓来源的破骨细胞前体细胞培