Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Tiêm trực tiếp các hạt polyethylene dưới da trên xương sọ chuột cản trở sự hình thành xương một cách đáng kể
Tóm tắt
Mô hình xương sọ chuột đã được sử dụng rộng rãi trong nghiên cứu in vivo về tình trạng tiêu xương do hạt, nguyên nhân thường gặp nhất gây ra hiện tượng lỏng vô căn của các khớp nhân tạo. Theo cách truyền thống, mô hình này sử dụng một kỹ thuật phẫu thuật mở, trong đó các hạt polyethylene (PE) được trải trực tiếp lên xương sọ để kích thích tiêu xương. Chúng tôi đã đánh giá một phương pháp điều chỉnh xâm lấn tối thiểu cho mô hình xương sọ bằng cách tiêm trực tiếp các hạt PE dưới da. Các hạt polyethylene (PE) được tiêm dưới da trên xương sọ của những con chuột C57BL6J mười tuần tuổi (nhóm “tiêm”) hoặc được cấy ghép sau khi phẫu thuật lộ xương sọ (nhóm “mở”) (n = 5/nhóm). Đối với mỗi nhóm, năm con chuột khác không nhận hạt và phục vụ như nhóm đối chứng. Tình trạng tiêu xương do hạt được đánh giá hai tuần sau khi thực hiện thủ thuật bằng cách sử dụng hình ảnh vi tính độ phân giải cao microCT. Việc tiêm các hạt polyethylene vào xương sọ dẫn đến giảm 40% ± 1.8% khối lượng xương (BVF) so với nhóm đối chứng. Sử dụng “kỹ thuật phẫu thuật mở”, BVF giảm 16% ± 3.8% so với nhóm đối chứng (p < 0.0001). Tiêm trực tiếp các hạt PE dưới da trên xương sọ chuột tạo ra tình trạng tiêu xương đáng kể hơn. Việc cấy ghép hạt polyethylene qua tiêm ít xâm lấn hơn và dẫn đến tình trạng tiêu xương đáng kể hơn so với kỹ thuật mở. Phương pháp tiêm dưới da này sẽ hữu ích cho các lần tiêm lặp lại các hạt và đánh giá các liệu pháp tiềm năng tại chỗ hoặc toàn thân.
Từ khóa
#tiêm dưới da #hạt polyethylene #tiêu xương #mô hình chuột #phẫu thuật mởTài liệu tham khảo
Wooley PH, Schwarz EM (2004) Aseptic loosening. Gene Ther 11(4):402–7
Purdue PE, Koulouvaris P, Nestor BJ, Sculco TP (2006) The central role of wear debris in periprosthetic osteolysis. Hss J 2(2):102–13
Goodman S (2005) Wear particulate and osteolysis. Orthop Clin North Am 36(1):41–8
Purdue PE, Koulouvaris P, Potter HG, Nestor BJ, Sculco TP (2007) The cellular and molecular biology of periprosthetic osteolysis. Clin Orthop Relat Res 454:251–61
Marshall A, Ries MD, Paprosky W (2008) How prevalent are implant wear and osteolysis, and how has the scope of osteolysis changed since 2000? J Am Acad Orthop Surg 16(Suppl 1):S1–6
Ma T, Goodman SB (2008) Biological effects of wear debris from joint arthroplasties. In: Wnek GE, Bowlin GL (eds) Encyclopedia of biomaterials and biomedical engineering. Informa Healthcare, London
Ingham E, Fisher J (2005) The role of macrophages in osteolysis of total joint replacement. Biomaterials 26(11):1271–86
Taki N, Tatro JM, Lowe R, Goldberg VM, Greenfield EM (2007) Comparison of the roles of IL-1, IL-6, and TNFalpha in cell culture and murine models of aseptic loosening. Bone 40(5):1276–83
Shimizu S, Okuda N, Kato N, Rittling SR, Okawa A, Shinomiya K, Muneta T, Denhardt DT, Noda M, Tsuji K et al (2010) Osteopontin deficiency impairs wear debris-induced osteolysis via regulation of cytokine secretion from murine macrophages. Arthritis Rheum 62(5):1329–37
Langlois J, Hamadouche M (2011) New animal models of wear-particle osteolysis. Int Orthop 35(2):245–51
von Knoch M, Jewison DE, Sibonga JD, Sprecher C, Morrey BF, Loer F, Berry DJ, Scully SP (2004) The effectiveness of polyethylene versus titanium particles in inducing osteolysis in vivo. J Orthop Res 22(2):237–43
Zhou X, Zhang C, Wang X, An B, Zhang P, Zhu Z (2012) Berberine inhibits lipopolysaccharide- and polyethylene particle-induced mouse calvarial osteolysis in vivo. J Surg Res 173(2):e47–52
Warashina H, Sakano S, Kitamura S, Yamauchi KI, Yamaguchi J, Ishiguro N, Hasegawa Y (2003) Biological reaction to alumina, zirconia, titanium and polyethylene particles implanted onto murine calvaria. Biomaterials 24(21):3655–61
Ren W, Wu B, Peng X, Mayton L, Yu D, Ren J, Chen BD, Wooley PH (2006) Erythromycin inhibits wear debris-induced inflammatory osteolysis in a murine model. J Orthop Res 24(2):280–90
von Knoch M, Wedemeyer C, Pingsmann A, von Knoch F, Hilken G, Sprecher C, Henschke F, Barden B, Loer F (2005) The decrease of particle-induced osteolysis after a single dose of bisphosphonate. Biomaterials 26(14):1803–8
Zhang W, Zhao H, Peng X, Cheng T, Zhang X (2011) Low-dose captopril inhibits wear debris-induced inflammatory osteolysis. J Int Med Res 39(3):798–804
Johansson L, Edlund U, Fahlgren A, Aspenberg P (2009) Bone resorption induced by fluid flow. J Biomech Eng 131(9):094505
Takahashi K, Onodera S, Tohyama H, Kwon HJ, Honma K, Yasuda K (2011) In vivo imaging of particle-induced inflammation and osteolysis in the calvariae of NFkappaB/luciferase transgenic mice. J Biomed Biotechnol pii:727063
Ren W, Wu B, Peng X, Hua J, Hao HN, Wooley PH (2006) Implant wear induces inflammation, but not osteoclastic bone resorption, in RANK(-/-) mice. J Orthop Res 24(8):1575–86
von Knoch M, Jewison DE, Sibonga JD, Turner RT, Morrey BF, Loer F, Berry DJ, Scully SP (2004) Decrease in particle-induced osteolysis in obese (ob/ob) mice. Biomaterials 25(19):4675–81
Wedemeyer C, Neuerburg C, Pfeiffer A, Heckelei A, Bylski D, von Knoch F, Schinke T, Hilken G, Gosheger G, von Knoch M et al (2007) Polyethylene particle-induced bone resorption in alpha-calcitonin gene-related peptide-deficient mice. J Bone Miner Res 22(7):1011–9
Schwarz EM, Benz EB, Lu AP, Goater JJ, Mollano AV, Rosier RN, Puzas JE, Okeefe RJ (2000) Quantitative small-animal surrogate to evaluate drug efficacy in preventing wear debris-induced osteolysis. J Orthop Res 18(6):849–55
Merkel KD, Erdmann JM, McHugh KP, Abu-Amer Y, Ross FP, Teitelbaum SL (1999) Tumor necrosis factor-alpha mediates orthopedic implant osteolysis. Am J Pathol 154(1):203–10
Schwarz EM, Lu AP, Goater JJ, Benz EB, Kollias G, Rosier RN, Puzas JE, O’Keefe RJ (2000) Tumor necrosis factor-alpha/nuclear transcription factor-kappaB signaling in periprosthetic osteolysis. J Orthop Res 18(3):472–80
Greenfield EM, Tatro JM, Smith MV, Schnaser EA, Wu D (2011) PI3Kgamma deletion reduces variability in the in vivo osteolytic response induced by orthopaedic wear particles. J Orthop Res 29(11):1649–53
Nich C, Langlois J, Marchadier A, Vidal C, Cohen-Solal M, Petite H, Hamadouche M (2011) Oestrogen deficiency modulates particle-induced osteolysis. Arthritis Res Ther 13(3):R100
Kauther MD, Bachmann HS, Neuerburg L, Broecker-Preuss M, Hilken G, Grabellus F, Koehler G, von Knoch M, Wedemeyer C (2011) Calcitonin substitution in calcitonin deficiency reduces particle-induced osteolysis. BMC Musculoskelet Disord 12:186
Landgraeber S, Jaeckel S, Loer F, Wedemeyer C, Hilken G, Canbay A, Totsch M, von Knoch M (2009) Pan-caspase inhibition suppresses polyethylene particle-induced osteolysis. Apoptosis 14(2):173–81
Nich C, Rao AJ, Valladares RD, Li C, Christman JE, Antonios JK, Yao Z, Zwingenberger S, Petite H, Hamadouche M et al (2013) Role of direct estrogen receptor signaling in wear particle-induced osteolysis. Biomaterials 34(3):641–50
Rao AJ, Nich C, Dhulipala LS, Gibon E, Valladares R, Zwingenberger S, Smith RL, Goodman SB (2012) Local effect of IL-4 delivery on polyethylene particle induced osteolysis in the murine calvarium. J Biomed Mater Res A. Dec 5. doi:10.1002/jbm.a.34486
von Knoch F, Heckelei A, Wedemeyer C, Saxler G, Hilken G, Brankamp J, Sterner T, Landgraeber S, Henschke F, Loer F et al (2005) Suppression of polyethylene particle-induced osteolysis by exogenous osteoprotegerin. J Biomed Mater Res A 75(2):288–94
Wedemeyer C, Xu J, Neuerburg C, Landgraeber S, Malyar NM, von Knoch F, Gosheger G, von Knoch M, Loer F, Saxler G (2007) Particle-induced osteolysis in three-dimensional micro-computed tomography. Calcif Tissue Int 81(5):394–402
Pearl JI, Ma T, Irani AR, Huang Z, Robinson WH, Smith RL, Goodman SB (2011) Role of the Toll-like receptor pathway in the recognition of orthopedic implant wear-debris particles. Biomaterials 32(24):5535–42
Taki N, Tatro JM, Nalepka JL, Togawa D, Goldberg VM, Rimnac CM, Greenfield EM (2005) Polyethylene and titanium particles induce osteolysis by similar, lymphocyte-independent, mechanisms. J Orthop Res 23(2):376–83
Tatro JM, Taki N, Islam AS, Goldberg VM, Rimnac CM, Doerschuk CM, Stewart MC, Greenfield EM (2007) The balance between endotoxin accumulation and clearance during particle-induced osteolysis in murine calvaria. J Orthop Res 25(3):361–9
Bi Y, Nielsen KL, Kilts TM, Yoon A, Kardsal MA, Wimer HF, Greenfield EM, Heegaard AM, Young MF (2006) Biglycan deficiency increases osteoclast differentiation and activity due to defective osteoblasts. Bone 38(6):778–86
Kaar SG, Ragab AA, Kaye SJ, Kilic BA, Jinno T, Goldberg VM, Bi Y, Stewart MC, Carter JR, Greenfield EM (2001) Rapid repair of titanium particle-induced osteolysis is dramatically reduced in aged mice. J Orthop Res 19(2):171–8
Ren K, Purdue PE, Burton L, Quan LD, Fehringer EV, Thiele GM, Goldring SR, Wang D (2011) Early detection and treatment of wear particle-induced inflammation and bone loss in a mouse calvarial osteolysis model using HPMA copolymer conjugates. Mol Pharm 8(4):1043–51
Zhang C, Tang T, Ren W, Zhang X, Dai K (2008) Influence of mouse genetic background on wear particle-induced in vivo inflammatory osteolysis. Inflamm Res 57(5):211–5
Skoglund B, Aspenberg P (2003) PMMA particles and pressure—a study of the osteolytic properties of two agents proposed to cause prosthetic loosening. J Orthop Res 21(2):196–201
Fahlgren A, Bostrom MP, Yang X, Johansson L, Edlund U, Agholme F, Aspenberg P (2010) Fluid pressure and flow as a cause of bone resorption. Acta Orthop 81(4):508–16
Johansson L, Edlund U, Fahlgren A, Aspenberg P (2011) Fluid-induced osteolysis: modelling and experiments. Comput Methods Biomech Biomed Engin 14(4):305–18