丙酸和丁酸可减弱CoCrMo合金颗粒诱导的巨噬细胞焦亡和破骨细胞形成（IF=34.915）

Post published:2022-10-25
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作为关节炎最先进的治疗方法之一，每年进行的全关节置换手术(TJR)超过100万例。长期研究表明，近20%的患者会逐渐发生假体周围骨溶解和骨丢失，这意味着翻修手术是不可避免的。如果不及时治疗，假体周围骨溶解将最终导致关节松动甚至骨质流失。整个病理过程与种植体产生的磨损颗粒密切相关。这些磨损颗粒可以被周围的巨噬细胞吞噬。在摄入小磨损颗粒后，这些髓系免疫细胞将被刺激分泌炎症细胞因子，包括白细胞介素1β (IL-1β)，白细胞介素6 (IL-6)，前列腺素E2 (PGE2)和肿瘤坏死因子(TNF)。这些细胞因子，特别是IL-1β，与破骨细胞活化和骨吸收有关。

来自苏州大学附属独墅湖医院的研究团队在期刊Military medical research上发表了题Propionate and butyrate attenuate macrophage pyroptosis and osteoclastogenesis induced by CoCrMo alloy particles的学术论文，他们确定了磨损颗粒如何激活巨噬细胞的NLRP3炎症小体和随后的焦亡，还研究了SCFAs对IL-1β促进破骨细胞形成的影响。

研究团队将CoCrMo合金颗粒应用于小鼠颅骨建立炎症性骨溶解模型。干预两周后，通过Micro-CT分析和免疫组化染色评价SCFAs对磨损颗粒诱导的骨溶解的抗炎作用。此外，他们还应用组蛋白去乙酰化酶(HDAC)抑制剂、GPR41、GPR43和GPR109A激动剂来证实SCFAs在巨噬细胞炎症小体激活和破骨细胞生成中的潜在机制。

团队研究结果显示，C3和C4可缓解磨损颗粒诱导的骨溶解，其表现为减少骨侵蚀坑(P < 0.001)、提高骨体积/组织体积(BV/TV, P < 0.001)、提高骨密度(BMD, P < 0.001)和降低总孔隙率(P < 0.001)。C3和C4抑制CoCrMo合金颗粒诱导的ASC斑点形成和成核诱导的低聚，抑制CoCrMo合金颗粒诱导的caspase-1和IL-1β的裂解(P < 0.05)，还抑制Gasdermin d - n端片段(GSDMD-NT)的产生，从而调节焦亡。此外，其对破骨细胞分化(P < 0.05)和破骨细胞功能(P < 0.05)均有负面影响，影响破骨细胞的粗粒排列和形态正常的粗粒带形成。