Fractalkine调控单核细胞迁移在人工关节无菌性松动中的作用研究

Aseptic loosening (AL) of joint prosthesis is the most common cause for failure of joint prostheses,and monocytes migration plays important role in the pathology of AL.Fractalkine and its receptor CX3CR1 have some effect on bone metabolism,but their roles on AL have not been reported.Our previous study suggested that the numbers of circulating CD14+CD16+ monocytes were increased in AL patients, associated with increased plasma inflammatory cytokines level and increased total histopathology score in periprosthetic tissues.Thus the specific chemokine fractalkine and CX3CR1 of CD14+CD16+ monocytes may play an important role in regulating CD14+CD16+ monocyte trafficking into inflammatory periprosthetic tissue in AL patient. Our hypothesis is that fractalkine which mediates monocytes trafficking to periprosthetic tissues is responsible for AL progression.Our hypothesis will be verified by these studys below.To investigate the expression of chemokine Fractalkine/CX3CR1 in plasma and periprosthetic tissues of AL patients. To analyze the change of chemokine expression on periprosthetic stromal cells as fibroblast in response to implant wear stimulation.To observe the chemokine role in cell transwell experiment and animal model. From this study we will gain important information regarding the role of Fractalkine/CX3CL1 and its effector monocytes in the initiation and progression of AL, and provide a rationale for novel treatment strategies of AL.

人工关节无菌性松动是影响假体寿命的主要原因，而单核细胞迁移是重要的致病环节。趋化因子Fractalkine与其受体CX3CR1参与骨代谢调控，但其在无菌性松动中的作用尚未见报道。我们前期研究发现，无菌性松动患者外周血CD14+CD16+单核细胞增殖，其增殖与血浆炎性因子的含量以及病变组织病理学表现之间具有相关性。作为能够募集并促进CD14+CD16+单核细胞迁移的特定趋化因子，Fractalkine可能促进无菌性松动的发生。本研究通过检测无菌性松动患者外周血和假体周围病变组织中趋化因子的含量，分析颗粒刺激假体周围间质细胞分泌趋化因子的变化，并以单核细胞趋化实验和动物实验模拟趋化因子的作用，首次探讨了Fractalkine调控单核细胞迁移引起无菌性松动的机理。本研究以趋化因子Fractalkine作为切入点，探讨单核细胞趋化作用对无菌性松动发病的重要影响，并为无菌性松动的治疗干预提供新思路。

人工关节无菌性松动是影响假体寿命的主要原因，而单核细胞迁移是重要的致病环节。本课题从临床无菌性松动界膜组织的采集与分析着手，检测组织内血管化水平以及趋化因子fractalkine（简称FKN）表达情况；通过原代细胞培养，并对细胞施加颗粒刺激后检测FKN的分泌水平；通过单核细胞趋化实验，观察磨损颗粒刺激基质细胞后对于单核细胞的趋化能力的影响；通过对假体失效的观察，研究负荷药物的纳米涂层材料对于预防感染、促进成骨活性的影响。本课题形成以下研究成果：（1）假体周围界膜组织内的血管化程度存在差异。金属、聚乙烯颗粒重度磨损组织微血管密度和微血管指数均较对应的轻度磨损组织明显减少。界膜组织内单核细胞发挥吞噬功能需要一定数量的微血管提供血供，假体-骨界面组织微血管损伤及血供减少，是造成假体周围骨整合不良和松动的重要原因。（2）纳米微孔材料表面涂层是影响抗菌特性与材料寿命的重要因素。研究发现负荷抗菌药物及BMP的纳米微孔材料能够抑制细菌活性并促进成骨，提示新型生物材料在防治假体无菌性松动方面应用前景广阔。（3）通过对无菌性松动假体周围滑膜中FKN的蛋白定量检测发现，无菌性松动患者的FKN含量显著增高。界膜来源的成纤维细胞完成原代培养与鉴定后，施加磨损颗粒刺激，并用于单核细胞趋化试验。结果发现：成纤维细胞在金属钛颗粒刺激下，能够显著促进单核细胞的趋化作用，而加入FKN中和抗体后可以显著抑制了该趋化作用。证实了在磨损颗粒刺激下成纤维细胞分泌的FKN是引起单核细胞趋化的重要因素。通过本课题的研究，明确了假体周围血管化的情况；明确了材料表面纳米涂层在预防感染及促进成骨方面的作用；并进一步证实了趋化因子FKN在假体松动中的重要作用，发现单核细胞趋化作用对无菌性松动发病的重要影响，为无菌性松动的治疗提供了新思路。