缓释唑来膦酸盐提高停经后骨质疏松状态下植入体骨整合及唑来膦酸盐作用机制的研究

唑来膦酸盐(ZOL)通过全身用药能够有效改善骨质疏松患者植入体骨整合，但长期、大剂量使用可能出现颌骨坏死、过度抑制骨转换等副作用，探索其有效用药途径正在成为研究热点。本研究拟建立停经后骨质疏松大鼠模型，考察小剂量局部缓释ZOL于停经后骨质疏松状态以提高植入体稳定性这一方案的有效性、安全性，并探讨ZOL作用的细胞学机制。动物实验采用组织学、显微CT、生物力学、放射免疫等方法检测小剂量局部缓释ZOL于停经后骨质疏松状态对植入体骨整合、机械稳定性的影响，对股骨/椎骨/下颌骨骨密度、质量的影响，对体液中内源代谢物质种类、数量的影响。细胞实验采用基因芯片、实时定量RT-PCR、蛋白电泳等手段检测不同剂量ZOL作用于骨髓细胞来源的破骨、成骨、成脂三种细胞后其基因型、mRNA、蛋白表达水平改变。本项目不仅对提高停经后骨质疏松状态下生物材料稳定性具有应用价值，而且为今后ZOL新的临床应用策略提供重要依据。

双膦酸盐系统用药存在胃肠道不适、依从性差甚至颌骨坏死等不良反应，本项目中将探讨小剂量唑来膦酸盐（ZOL）局部缓释于停经后骨质疏松大鼠植入体周围的用药有效性及安全性，了解不同剂量ZOL对正常骨代谢和停经后骨质疏松异常骨代谢调控作用的细胞生物学机制。摘除SD大鼠双侧卵巢建立停经后骨质疏松（OVX）动物模型，3个月后部分大鼠用于羟基磷灰石涂层的钛植入体胫骨植入术，部分大鼠用于骨髓细胞体外分离培养及其成骨向、成脂向、破骨向诱导分化。动物实验中采用组织学、显微CT、生物力学、放射免疫等方法检测停经后骨质疏松状态下小剂量局部缓释ZOL对植入体骨整合、稳定性的影响，对股骨/椎骨/下颌骨骨密度、质量的影响，对体液中内源代谢物质种类、数量的影响。细胞实验中采用茜素红染色、油红染色、实时定量RT-PCR、蛋白电泳等手段检测不同剂量ZOL作用于骨髓细胞来源的破骨、成骨、成脂三种细胞后其增殖、分化、凋亡等细胞性能的影响。结果显示：植入术后3个月，0mg/ml ZOL组和0.25mg/ml ZOL组植入体周围骨小梁稀释，骨接触较少，两组间比较无统计学差异，而0.5mg/ml ZOL组、0.75mg/ml ZOL组、1mg/ml ZOL组的新骨生成、骨整合及植入体稳定性能较前二者有显著提高，且各组之间差异具有统计学意义，存在剂量效应关系；OVX组大鼠种植体周围骨组织中晚期糖基化终末产物(AGEs)蛋白表达强烈且广泛，有大量细胞浆棕染颗粒,使用ZOL后AGEs蛋白仍为阳性表达，但棕染颗粒明显减少；5组样本均未出现颌骨坏死的临床或病理表现，其下颌骨、股骨和第五腰椎的骨质量及骨小梁数目、分布并没有明显差异；停经后骨质疏松大鼠骨髓中脂肪含量较高，影响骨髓细胞的贴壁，但一旦贴壁成功，则较Sham组细胞具有更强的增殖和定向分化能力，成脂向、成骨向、破骨向特异性基因表达水平和蛋白水平均高于对照组；使用不同浓度ZOL干预细胞体外培养，细胞成骨向能力进一步增强而成脂向能力有所减弱，呈现浓度依赖，同时破骨向分化受到抑制。得出结论：小剂量ZOL局部缓释于羟基磷灰石涂层的钛植入体这一方法对于提高骨质疏松状态下植入体稳定性能是有效而安全的；停经后骨质疏松状态的骨髓细胞具有较强的体外增殖和分化能力；ZOL对骨代谢的影响是从抑制破骨细胞介导的骨吸收以及增强成骨细胞介导的骨形成2方面进行的。