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1、人工關節(jié)術后松動因素研究進展
假體松動
假體松動是人工關節(jié)置換術后最常見的并發(fā)癥，直接影響假體的使用壽命，并成為術后返修術的主要原因。目前，雖然對人工關節(jié)無菌性松動的確切機理尚不清楚，但致病因素基本歸納為兩大主要因素：一為生物學因素，即松動由磨損顆粒引起，另一為機械因素。最近的研究表明，金屬聚乙烯和骨水泥磨損碎屑在假體遠期松動的發(fā)生中起著十分關鍵的作用。最新研究發(fā)現(xiàn)白細胞抗原表型不同有可能參與無菌性松動的發(fā)病機理〔1〕。
1磨屑組成及界膜成分
無論假體采用何種材質或何種固定方式，材料與骨界面間的微動和關節(jié)摩擦，必然產生磨損顆粒，如骨水泥顆粒、聚乙烯顆粒
2、、金屬顆粒（鈦合金TiAlV，鈷鉻合金GoCrMn，不銹鋼）、陶瓷顆粒等。人工關節(jié)無菌性松動的發(fā)生與磨損顆粒的組成、數(shù)量、大小、形狀及磨屑理化性質有著密切關系。Kadoya等〔2〕對聚乙烯、金屬和骨水泥顆粒與骨質丟失關系進行研究，發(fā)現(xiàn)聚乙烯顆粒數(shù)量是影響骨溶解的重要因素。3種顆粒中，只有大量聚乙烯顆粒存在對巨噬細胞附著的骨表面面積有明顯影響，但對破骨細胞性骨吸收程度無明顯影響。Horowitz等〔3〕對松動假體周圍骨水泥-骨界面組織及體外培養(yǎng)組織研究發(fā)現(xiàn)，巨噬細胞只能吞噬1～12 μm間的小骨水泥顆粒，大于20～30 μm的大顆粒不能被巨噬細胞吞噬，巨噬細胞和成纖維細胞粘附于這些大顆粒表面，在
3、假體周圍軟組織中形成所謂的囊腫樣結構。而Howie等〔4〕的研究也發(fā)現(xiàn)，小于5 μm的磨屑可導致巨噬細胞的吞噬反應，而象15 μm這樣大于巨噬細胞的磨屑趨于引起異物巨細胞的包繞反應。Kobagashi等〔5〕對聚乙烯顆粒與骨溶解關系的研究發(fā)現(xiàn)，骨溶解的發(fā)生與顆粒形態(tài)無關，但與顆粒數(shù)量高度相關，認為骨溶解不僅是一種顆粒劑量依賴性疾病，而且其發(fā)生存在一閾值劑量，只有當每克界膜組織中顆粒數(shù)量超過1105時才會發(fā)生骨溶解。但Besong等〔6〕的研究發(fā)現(xiàn)，機體組織細胞對小磨屑和不規(guī)則形狀的磨屑反應比大磨屑和規(guī)則形狀強烈得多。而Green等〔7〕研究認為顆粒劑量及顆粒形態(tài)對于骨溶解的發(fā)生同樣重要。不同理
4、化性質的顆粒其生物學效應也不一致。Haynes等〔8〕研究發(fā)現(xiàn)，低毒金屬磨屑，如鈦-鉛-釩合金，可刺激巨噬細胞持續(xù)分泌細胞因子，而毒性大的鈷-鉻-鉬合金則造成巨噬細胞死亡，局部細胞因子濃度反而降低。相比之下，細胞毒性大的碎屑可能更少造成假體松動。
界膜是骨對假體及磨損顆粒的一種組織反應，其主要由組織細胞（巨噬細胞與異物巨細胞）和纖維細胞組成，是一種非特異性的炎癥反應。LiTF等〔9〕以松動關節(jié)的界膜進行研究發(fā)現(xiàn)：局部甲狀旁腺激素相關蛋白上調引起假體周圍骨溶解和無菌性松動通過直接作用于骨或通過誘導炎性因子上調等間接途徑完成。SchKT〔10〕同樣以無菌性松動關節(jié)翻修術中取出的界膜進行研究發(fā)
5、現(xiàn)：誘導型一氧化氮合成酶（iNOS）、TNFα表達上調，他們認為iNOS及TNFα表達上調在人工關節(jié)術后松動機理中發(fā)揮重要作用。松動假體的界膜組織代謝非?；钴S。該組織產生許多調節(jié)炎性反應的細胞因子，其中誘導骨吸收的因子主要包括：IL1、IL6、IL11、TNFα、MCSF、GMCSF、PGE2、MCP1（單核細胞趨化蛋白），MIP10（單核細胞活化蛋白）、OPGL（護骨素配體）等〔11~13〕，細胞因子前體的水平與過氧化氫含量的升高及觸媒含量的下降存在顯著的相關性，提示在磨屑的刺激下，過量過氧化氫的產生，將引發(fā)各種細胞因子的合成及分泌〔14〕。Mandelin J等〔15〕以松動關節(jié)中界膜組織
6、研究發(fā)現(xiàn)成纖維細胞能夠產生RANKL（Receptor activator of NFKB）護骨素（Osteoprotegerin OPG）能夠直接引起或通過間接途徑導致松動關節(jié)中的骨破壞。巨噬細胞是產生各種細胞因子的最早且最主要的細胞部分，巨噬細胞激活首先釋放TNFα，然后刺激成骨細胞釋放GMCSF、IL6、PGE2、OPGL等其它因子，這些因子的趨化及促分化作用進一步引起巨噬細胞、破骨細胞、成纖維細胞的增殖和分化，合成并分泌更多的細胞因子及各種蛋白酶〔16〕。
2巨噬細胞、破骨細胞與人工關節(jié)無菌性松動
巨噬細胞是產生各種細胞因子的最早且最主要的細胞部分，巨噬細胞吞噬顆粒后可釋放
7、多種炎癥介質，如IL1、IL6、TNF、PGE2等，誘導破骨細胞形成，并刺激巨噬細胞和破骨細胞引起鄰近骨質吸收、骨重建紊亂。Dowd等〔17〕發(fā)現(xiàn)在松動的非骨水泥假體周圍組織中，巨噬細胞數(shù)目、膠原酶、明膠酶、PGE2及IL1含量均明顯高于非松動組。Goodman等〔18〕研究發(fā)現(xiàn)，在松動并伴有骨溶解的骨水泥假體周圍組織中，巨噬細胞、T淋巴細胞、IL1和IL6陽性細胞數(shù)目較松動無骨溶解或牢固固定假體周圍組織中明顯增多。體外實現(xiàn)發(fā)現(xiàn)，經過鈦合金顆粒處理的單核細胞釋放PGE2，IL1β、IL6及TNFα明顯增加〔19〕，這些研究結果都提示磨屑激活由微動或異物反應所形成的界膜上的巨噬細胞，誘導產生各種
8、破骨細胞激活因子，使假體周圍發(fā)生骨溶解，最終導致假體松動。
破骨細胞激活涉及多種機理。激活的破骨細胞合成和分泌大量基質金屬蛋白酶，導致假體周圍骨溶解。與骨基質降解有關的基質金屬蛋白酶主要包括：MMP1、MMP2（明膠酶A）、MMP9（明膠酶B）、MMP13（膠原酶Ⅲ）、MMP14（MTlMMP）這些基質蛋白的合成和分泌以及蛋白活性受到多種因素的調節(jié)。LiTF〔20〕等采用免疫熒光法發(fā)現(xiàn)于松動關節(jié)的界膜組織的各層均有大量骨基質金屬蛋白酶誘導劑（EMMPRIN）／MMP1雙陽性細胞，而在對照組患者的滑膜組織中少見，由于EMMPRIN可以上調細胞表達MMP1且對MMPs組織抑制劑TIMP影響甚微，而MMP1可降解Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型膠原，提示MMPs與TIMP含量的失衡，可能導致假體松動。
MMP13在THR和OA患者中的含量較正常滑膜組織明顯升高，免疫組化證實，它主要存在于血管內皮細胞、巨噬細胞、成纖維細胞中，由于各種旁分泌的細胞因子的激活，釋放至基質當中，導致間質成分的破壞〔21〕。Diehl等〔22〕研究發(fā)現(xiàn)，松動關節(jié)周圍界膜組織中MMP13表達明顯高于骨關節(jié)患者。
最近研究發(fā)現(xiàn)：可能由不同的細胞機理參與了骨水泥固定及非骨水泥固定的人工關節(jié)術后無菌性松動〔23〕。
人工關節(jié)術后松動因素研究進展
