强骨饮不同剂量对磨损颗粒诱导假体周围骨溶解的影响*

2019-02-23王晓洛崔龙慷孙龙泰姚华海吴连国

浙江中医杂志 2019年2期

王晓洛崔龙慷孙龙泰姚华海刘全吴连国

1 浙江中医药大学第二临床医学院浙江杭州 310053

2 浙江中医药大学附属第二医院浙江杭州 310005

人工关节置换术是一种标准、成熟的骨科治疗技术，能有效地恢复关节的功能，但关节置换术后期所带来的并发症，即假体松动导致假体周围发生骨溶解，给患者带来极大痛苦，严重影响患者生活质量。目前，用药物来预防或减少无菌人工关节松动，研究最多的如他汀类、大环内酯类、非类固醇类、二磷酸盐类等[1]，有一定的安全性，但副作用较大。我们临床上采用益气温经中药方强骨饮[2]，在防治假体周围骨溶解方面做了初步探索，取得满意疗效[3]。本研究主要探讨不同剂量的强骨饮对磨损颗粒诱导的假体周围骨溶解的影响。

1 材料与方法

1.1 实验试剂与仪器：10%甲醛溶液购自浙江衢州巨化试剂有限公司；10%水合氯醛购自北京生东科技有限公司；青霉素购自华东制药集团责任有限公司；钛棒（长1.5cm、直径1.2cm）购自浙江科惠医疗器械有限公司；高密度聚乙烯颗粒（平均直径4～6μm）购自美国SHAMROCK公司；l型胶原C端肽、白细胞介素1βELISA试剂盒购自上海西唐生物科技有限公司；超净工作台购自苏州安泰空气技术有限公司（SW-CJ-1F）；超声波细胞粉碎仪购自曙科生超声设备有限公司（KS-250F）；离心机购自上海安亭科学仪器厂（TGL-168）；双能X线骨密度仪购自Medilinak公司。高密度聚乙烯颗粒混悬液（浓度10mg/ml，高密度聚乙烯颗粒数量约1.9×108个/ml）的制备方法：于室温下称取适量的高密度聚乙烯颗粒，加入95%的乙醇，浸泡消毒后离心约10min，去上清液并置于超净台风干，再溶于含2%胎牛血清的DMEM培养基中，与17.5%的灭菌电泳凝胶搅拌、混合，最后予以称重、去皮。

1.2 实验动物：选用体重250～300g的雄性成年SD大白鼠50只，由浙江中医药大学动物实验中心提供，动物合格证号：SCXK（沪）2013-0016。

1.3 强骨饮组成及剂型：药物组成：鹿角霜、蜂房、川芎、骨碎补各20g，忍冬藤、鸡血藤各25g，秦艽、防风、杜仲各15g，肉桂10g，黄芪、川续断各30g。水煎剂，常规中药煎法，每ml含生药245mg，由浙江中医药大学附属第二医院中药房提供。

1.4 造模方法：空白组不做任何处理，模型组和强骨饮组大鼠先用10%的水合氯醛麻醉，每只大鼠按0.03ml/kg的剂量腹腔注射，待麻醉起效后，将大鼠固定于动物手术解剖台上，常规术野备皮，消毒，铺巾，从大鼠右膝内侧入路，逐层切开皮肤、皮下组织至关节囊，显露膝关节，将髌骨前外侧脱位，屈曲膝关节，充分暴露股骨髁，用平行于股骨长轴方向的低速电钻从股骨髁间窝钻一深度为15mm、直径为1.5mm的孔道至骨髓腔。每侧孔道内植入100μl高浓度聚乙烯颗粒凝胶和钛棒，用骨蜜蜡封闭隧道，最后用庆大霉素冲洗伤口并逐层缝合。术后用青霉素2万U/100g肌注抗感染，每天1次，连用3天，且每天给予碘伏消毒。

1.5 实验分组及处理：将50只大鼠随机分为空白对照组，模型对照组，强骨饮高、中、低剂量组，每组10只，所有大鼠喂养条件相同，均喂食普通颗粒饲料。空白对照组：不做任何处理。模型对照组：按上述造模步骤完成后不做药物干预。强骨饮高、中、低剂量组：造模步骤同前，分别以每100g大鼠灌胃2、1.5、1ml计算给药量，每周3次，连续给药。

1.6 取材：手术后8周，于麻醉下取大鼠下腔静脉血，将其置于3000r/min离心机中离心15min，分离血清，-20℃冰箱冷藏待做分子水平检测用。待取血结束后用二氧化碳法处死所有大鼠，取出右侧股骨，将周围组织剔除干净后放置-20℃冰箱冷藏待做影像学水平检测用。

1.7 实验指标：将冷藏的血清取出，从分子水平用ELISA法检测大鼠血清中白细胞介素1β（IL-1β）的水平，并分析l型胶原C端肽（CTX-1）的表达变化，取出冷藏的股骨标本，放置室温下，用双能X线骨密度检测仪扫描所有股骨标本，并记录大鼠股骨骨密度的变化。

1.8 统计学方法：本实验采用SPSS19.0统计软件对数据进行分析，计量资料以-x±s表示，5组大鼠数据之间差异性比较采用单因素方差分析，两组之间比较采用t检验，当P＜0.05时表明差异有统计学意义。

2 结果

2.1 IL-1β、CTX-1的检测结果：5组大鼠血清IL-1β、CTX-1水平比较，差异有统计学意义（P＜0.05）。与空白对照组比较，模型组及强骨饮各组大鼠血清中IL-1β、CTX-1水平均升高，与模型对照组比较，强骨饮各剂量组血清IL-1β、CTX-1水平均降低，其中强骨饮高剂量组较为显著，中剂量组次之，低剂量组最小。提示强骨饮可降低大鼠血清IL-1β、CTX-1水平，且随着剂量增加，其降低水平也逐渐加大。见表1。

2.2 大鼠股骨骨密度检测结果：5组大鼠股骨骨密度比较，差异有统计学意义（P＜0.05）。与空白对照组比较，其余各组大鼠股骨骨密度均降低。与模型对照组比较，强骨饮高剂量组大鼠骨密度显著高于模型组，中剂量组次之，低剂量组最小。见表1。

表1 各组大鼠股骨骨密度及血清IL-1β、CTX-1水平（-x±s，pg/mg）

3 讨论

假体周围骨溶解极大影响了关节置换患者的生存质量，其发生的原因有多种，其中最主要的原因是假体周围磨损颗粒的产生。研究证实，翻修手术中取下的坏死组织里可看到大量的磨损颗粒，磨损颗粒通过刺激骨溶解周围相关细胞，主要为巨噬细胞，产生大量的炎症细胞因子，如IL-1β、IL-6、TNF-α等，最终导致破骨细胞的分化生成增多，引起骨溶解的发生[4]。

中医学认为，肾与骨密切相关，骨骼的生长和伤痕愈合与肾有密切关系[5]。如《医经精义》云：“肾藏精，精生髓，髓生骨，故骨者肾之所合也；髓者，肾精所生，精足则髓足，髓在骨内，髓足则骨强。”强骨饮中，鹿角霜、骨碎补、肉桂、杜仲、续断温阳益肾，鸡血藤、川芎、黄芪益气活血，忍冬藤、秦艽、防风、蜂房祛风通络，共奏补肾助阳、强筋健骨、益气活血通络之功。我们前期大量临床研究证明[6-7]：强骨饮可显著降低骨吸收参数指标，促进成骨细胞的形成，抑制破骨细胞的活性。各种药物剂量不同，所产生的效果也有明显差异。IL-1β主要由活化的单核-巨噬细胞产生，被认为是激活破骨细胞活性的重要细胞因子。CTX-1为骨代谢标志物，当破骨细胞活性显著增强时其数量可明显增高。

目前研究表明，假体周围骨溶解所产生的磨损颗粒主要成分为聚乙烯颗粒[8]。本实验结果表明，模型对照组大鼠溶骨性细胞因子水平明显高于空白组，证实了实验模型的有效性。与模型对照组相比，强骨饮组大鼠血清CTX-1、IL-1β水平均降低，其骨密度均比模型组高。且强骨饮剂量不同，其CTX-1、IL-1β水平及骨密度高低均有明显差异，随着剂量的增高，血清IL-1β、CTX-1水平逐渐降低，股骨骨密度逐渐增高。综上，强骨饮可降低血清IL-1β、CTX-1的水平，增加其骨密度，且强骨饮剂量不同，所产生的结果也有明显差异。本研究的强骨饮为水煎剂，然而剂型不同能否产生不同的效果，可作为今后研究的一个方向。