人工假体磨损颗粒作用下Wnt/β-catenin信号通路对成骨细胞的影响

摘要

背景:随着人工关节置换后中远期随访研究的推进发现,置换后中远期出现假体周围松动是限制人工假体使用年限、制约人工关节置换发展的重要因素.目的:通过梳理磨损颗粒诱导下Wnt/β-catenin信号通路主要信号因子对成骨细胞及成骨细胞来源细胞功能方面的研究成果,以进一步深入理解Wnt/β-catenin信号通路,并为药物治疗等提供新的靶点.方法:由第一作者应用计算机检索2005至2020年出版的文献,中文以"磨损颗粒,假体周围骨溶解,假体无菌性松动,发病机制,成骨细胞,信号通路,骨重建,Wnt/β-catenin"检索知网、万方、维普数据库;英文以"wear debris,wear particles,peri-prosthetic osteolysis,PPO,Aseptic loosening,AL,Pathogenesis,osteoblast,OB,Signal path,bone remodeling,Wnt/β-catenin"检索 PubMed和Web of Science数据库,收录与磨损颗粒影响下Wnt/β-catenin通路主要对成骨细胞的影响及作用机制相关的文献报道,按照入选标准共纳入53篇文章.结果与结论:①磨损颗粒诱导假体周围骨溶解、无菌性松动的病理过程中,Wnt/β-catenin信号通路激活后通过抑制成骨形成、增加破骨吸收进而影响骨重建,在磨损颗粒诱导假体周围骨溶解、无菌性松动的病理过程中起到了关键性的作用;②在体外实验中,通过应用GSK-3β抑制剂LiCl、生长激素释放多肽以及蛋白磷酸酶2A抑制可以激活Wnt/β-catenin等信号通路,促进成骨细胞分化及成骨活动;而ICG-001抑制剂阻断了β-catenin信号通路从而减弱了LiCI对成骨细胞分化的保护作用,提示GSK-3β/β-catenin信号通路可能是介导钛磨损颗粒诱导假体周围骨溶解的重要机制;③在体内实验中,通过应用骨硬化蛋白抗体、蛋白磷酸酶2A抑制、LiCl、AR28等方式通过激活Wnt/β-catenin等信号通路后,进而促进成骨形成,抑制破骨吸收,增加局部骨量及骨体积,对抗钛等磨损颗粒诱导的假体周围骨溶解作用;④基因层面,在骨硬化蛋白静默条件下,即使用钛粒子处理下MC3T3-E1细胞的活性以及矿化也明显增强:相反,减少骨硬化蛋白的表达水平反而增加了β-catenin的表达水平;结果提示基因表达的降低可激活Wnt/β-catenin信号通路促进骨形成,改善钛颗粒引起的骨丢失.