人工關(guān)節(jié)松動(dòng)的藥物和基因治療進(jìn)展

1、人工關(guān)節(jié)松動(dòng)的藥物和基因治療進(jìn)展         10-05-04 09:37:00     編輯：studa20               作者：陶崑，張先龍，沈?yàn)蹒?，邵俊杰，彭曉春【關(guān)鍵詞】  人工關(guān)節(jié)人工關(guān)節(jié)無(wú)菌性松動(dòng)是人工關(guān)節(jié)置換術(shù)的主要并發(fā)癥，它嚴(yán)重阻礙了人工關(guān)節(jié)的推廣應(yīng)用。目前，雖然手術(shù)技術(shù)的日益成熟和假體設(shè)計(jì)的不斷改進(jìn)

2、，假體使用年限也相應(yīng)延長(zhǎng);但隨著患者年齡越來(lái)越輕和病例數(shù)量越來(lái)越多，因人工關(guān)節(jié)無(wú)菌性松動(dòng)而需做人工關(guān)節(jié)翻修手術(shù)的病例將逐漸增多。有研究表明無(wú)菌性松動(dòng)的發(fā)生率在股骨側(cè)是13%，髖臼側(cè)的發(fā)生率是34%1。由于翻修術(shù)的療效低于初次手術(shù)，手術(shù)創(chuàng)傷大、價(jià)格昂貴，如何有效地通過(guò)非手術(shù)方式來(lái)預(yù)防和治療人工關(guān)節(jié)無(wú)菌性松動(dòng)這一晚期并發(fā)癥一直是關(guān)節(jié)外科領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。目前絕大多數(shù)學(xué)術(shù)研究都支持無(wú)菌性松動(dòng)的過(guò)程包括：(1)磨損顆粒誘發(fā)炎癥反應(yīng)釋放炎癥因子(IL1、IL6、TNF、VEGF等);(2)炎癥因子激活破骨細(xì)胞(OPG/RANKL/RANK信號(hào)傳導(dǎo)途徑);(3)破骨細(xì)胞溶骨。針對(duì)無(wú)菌性松動(dòng)的發(fā)病機(jī)制，藥物和

3、基因治療主要針對(duì)：抑制巨嗜細(xì)胞對(duì)磨損顆粒的炎癥反應(yīng)，減少炎癥因子的釋放;抑制破骨細(xì)胞的激活和骨吸收功能2。本文就藥物和基因療法預(yù)防和治療人工關(guān)節(jié)無(wú)菌性松動(dòng)的研究進(jìn)展作一綜述。1 藥物治療1.1 二磷酸鹽類(lèi)是目前研究最多的，二磷酸鹽進(jìn)入體內(nèi)與羥基磷灰石緊密結(jié)合，然后在破骨細(xì)胞周?chē)尫挪⑦M(jìn)入破骨細(xì)胞，抑制膽固醇合成過(guò)程中甲羥戊酸合成途徑的中間產(chǎn)物焦磷酸法尼酯/焦磷酸牛二酯(FPP/GGPP)的形成，使細(xì)胞內(nèi)信號(hào)傳導(dǎo)通路受阻，從而抑制破骨細(xì)胞的分化、增殖及成熟，干擾破骨細(xì)胞功能，并促進(jìn)其凋亡3。大量的試驗(yàn)證明它能夠在動(dòng)物和人的體內(nèi)抑制破骨細(xì)胞的活動(dòng)4。二磷酸鹽目前臨床上主要用于預(yù)防和治療與破骨細(xì)胞骨

4、吸收相關(guān)的疾病，如骨質(zhì)疏松癥、Paget病及惡性高血鈣等，包括含氮二磷酸鹽和非含氮二磷酸鹽兩大類(lèi)。含氮二磷酸鹽(如帕米磷酸鈉、阿侖磷酸鈉及利塞磷酸鈉等)較非含氮二膦酸鹽抗骨吸收作用強(qiáng)，副作用小，因此臨床應(yīng)用較多。Shanbhag等3研究發(fā)現(xiàn)二磷酸鹽類(lèi)藥物不僅可以保持假體周?chē)橇慷铱梢源龠M(jìn)假體周?chē)情L(zhǎng)入。Bhandari等5薈萃分析290例關(guān)節(jié)置換術(shù)患者，發(fā)現(xiàn)術(shù)后3、6、12個(gè)月服用二磷酸鹽類(lèi)藥物組患者假體周?chē)敲芏让黠@高于對(duì)照組。但是大多數(shù)的研究結(jié)果都局限在患者術(shù)后2年之內(nèi)，這樣假體周?chē)墓橇肯陆岛苡锌赡苡杉袤w的應(yīng)力遮擋而非炎癥骨溶解所致6。并且有研究顯示雖然含氮二磷酸鹽是一種有效的抗骨吸收

5、藥物，但是大部分此類(lèi)藥物都伴隨有致炎的副作用。這些副作用包括低熱、C反應(yīng)蛋白增高、胃腸道不適和眼部炎癥等。在治療兒童成骨不全疾病中，能夠引起明顯的流感樣癥狀7。最新研究報(bào)道此類(lèi)藥物較嚴(yán)重并發(fā)癥致下頜骨壞死8。這些不良反應(yīng)和此類(lèi)藥物是否能夠預(yù)防和治療磨損顆粒誘導(dǎo)的假體周?chē)侨芙?，還需要長(zhǎng)期的臨床隨訪和研究。1.2 激素類(lèi)降鈣素為32個(gè)氨基酸組成的多肽激素，也是臨床常用的治療骨質(zhì)疏松的藥物。它主要是通過(guò)與破骨細(xì)胞表面的降鈣素受體結(jié)合而發(fā)揮作用。與二磷酸鹽類(lèi)似，降鈣素不僅對(duì)成熟破骨細(xì)胞的功能有直接抑制作用，人們還發(fā)現(xiàn)降鈣素可以抑制破骨細(xì)胞發(fā)育的早期節(jié)段。Cornish等9等研究發(fā)現(xiàn)，降鈣素可以抑制早

6、期TRAP染色陽(yáng)性的多核細(xì)胞的形成，并可以抑制破骨前體細(xì)胞的融合。范衛(wèi)民等10通過(guò)體外研究證明降鈣素能有效地抑制微粒介導(dǎo)單核巨噬細(xì)胞分泌溶骨性因子，從而抑制破骨細(xì)胞的活性。Peichl等11使用鼻噴降鈣素對(duì)絕經(jīng)后的女性全髖置換患者進(jìn)行治療發(fā)現(xiàn)可以明顯改善手術(shù)效果。但目前關(guān)于降鈣素是否能夠抑制人工關(guān)節(jié)無(wú)菌性松動(dòng)的體內(nèi)研究還比較少，還需要進(jìn)一步研究和觀察。1.3 抗生素類(lèi)研究較多的是大環(huán)內(nèi)酯類(lèi)抗生素紅霉素，它之所以能夠引起人們的關(guān)注是因?yàn)樗哂歇?dú)立于抗菌作用之外的抗炎作用。它能夠改善一些慢性的炎性疾病至少有一部分是通過(guò)調(diào)節(jié)核因子kB來(lái)實(shí)現(xiàn)的12、13。紅霉素長(zhǎng)期被應(yīng)用于治療各種感染性疾病，長(zhǎng)期應(yīng)用

7、紅霉素?zé)o明顯的不良反應(yīng)。Ren等12體外試驗(yàn)表明5 g/mL的紅霉素可以明顯抑制顆粒刺激小鼠RAW264.7巨噬細(xì)胞系的NFkB、cathepsin K(CPK)、IL1b、TNFa的相應(yīng)mRNA的表達(dá)。在MCSF和RANKL的作用下小鼠骨髓祖細(xì)胞向破骨細(xì)胞分化，5 g/mL的紅霉素可以減少70%的多核破骨細(xì)胞和50%TRAP染色陽(yáng)性細(xì)胞的形成。Ren等14還通過(guò)體內(nèi)試驗(yàn)證明紅霉素可以抑制磨損顆粒誘發(fā)的骨溶解反應(yīng)。紅霉素的臨床安全性、有效性和它特有的分子靶點(diǎn)使它有可能成為一種治療假體松動(dòng)的藥物。以上臨床前期體外和動(dòng)物試驗(yàn)結(jié)果令人滿(mǎn)意，下一步就是通過(guò)大規(guī)模的臨床調(diào)查來(lái)驗(yàn)證口服紅霉素是否可以在假體

8、周?chē)_(dá)到有效濃度并且改善局部組織反應(yīng)，進(jìn)而預(yù)防松動(dòng)的發(fā)生14。另一種是四環(huán)素類(lèi)，在人工關(guān)節(jié)松動(dòng)患者的假體周?chē)M織中存在有豐富的金屬蛋白酶，它被認(rèn)為和假體周?chē)侨芙夂图袤w松動(dòng)有密切的關(guān)系15。亞抗菌劑量的四環(huán)素類(lèi)藥物可以抑制金屬蛋白酶的活性，其中強(qiáng)力霉素(Doxycycline)的作用最明顯。Ong等16研究表明強(qiáng)力霉素可以明顯抑制小鼠體內(nèi)的骨溶解。目前還沒(méi)有四環(huán)素類(lèi)藥物應(yīng)用于臨床來(lái)預(yù)防和治療人工關(guān)節(jié)松動(dòng)的報(bào)道，還需要我們進(jìn)一步的研究。1.4 他汀類(lèi)藥物(statins)他汀類(lèi)是心內(nèi)科降血脂藥物，對(duì)心血管疾病有良好的效果。它是通過(guò)抑制甲羥戊二酸單酰CoA還原酶(HMG2CoA)的活性，從而抑制破

9、骨細(xì)胞合成及功能，降低骨的吸收17。體外試驗(yàn)已經(jīng)證明此類(lèi)藥物可以抑制破骨細(xì)胞的骨吸收17;有學(xué)者應(yīng)用小鼠顱骨骨溶解動(dòng)物模型也觀察到辛伐他汀(simvastatin)可以抑制破骨細(xì)胞活動(dòng)同時(shí)增強(qiáng)成骨細(xì)胞成骨功能18。由于其安全性已證明，相信不久會(huì)有應(yīng)用此類(lèi)藥物預(yù)防人工關(guān)節(jié)松動(dòng)的臨床報(bào)道。1.5 非甾體類(lèi)抗炎藥PGE2在人工關(guān)節(jié)無(wú)菌性松動(dòng)中發(fā)揮著重要的作用，人工關(guān)節(jié)無(wú)菌性松動(dòng)伴隨著PGE2的表達(dá)增加15。有學(xué)者應(yīng)用PGE2抑制劑來(lái)預(yù)防炎癥骨溶解的發(fā)生，但結(jié)果均為陰性10。Persson等19對(duì)144例關(guān)節(jié)置換患者隨訪10年發(fā)現(xiàn)服用依布洛芬的患者松動(dòng)發(fā)生率高于對(duì)照組，此類(lèi)藥物是否可以用來(lái)預(yù)防和治療松

10、動(dòng)還存在爭(zhēng)議，因?yàn)樗梢詼p少成骨。1.6 TNF拮抗劑已酮可可堿(Pemoxifylline)為甲基黃嘌呤衍生物是一種TNF拮抗劑，可以治療動(dòng)物和人類(lèi)的某些炎癥性疾病。用來(lái)治療周?chē)芗膊∫呀?jīng)有20多年的歷史。Schwarz等20通過(guò)動(dòng)物試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)已酮可可堿和二磷酸鹽一樣，可以明顯抑制磨損顆粒誘導(dǎo)的骨溶解反應(yīng)。Pollice等21研究發(fā)現(xiàn)口服已酮可可堿可以明顯降低外周血單核細(xì)胞在鈦顆粒刺激下的TNF的釋放。近年來(lái)關(guān)于此藥物的研究較少，目前還沒(méi)有關(guān)于此藥物應(yīng)用于臨床預(yù)防人工關(guān)節(jié)松動(dòng)的研究報(bào)道。依那西普(Etanercept)最近研究并應(yīng)用于臨床TNF拮抗劑，是由人Ig生產(chǎn)的抗TNF受體單抗。在風(fēng)濕

11、性關(guān)節(jié)炎的治療方面取得了很好的效果，并且可以減少風(fēng)濕造成的骨侵蝕22。研究表明依那西普可以明顯抑制小鼠顱骨模型的骨溶解反應(yīng)，但Schwarz等23應(yīng)用此藥治療20例全髖置換術(shù)后松動(dòng)的病人，1年隨訪和安慰劑組對(duì)比無(wú)明顯差異。1.7 人RANKL單克隆抗體(AMG162)由Amgen公司研制的一種針對(duì)人的RANKL的高親和性單克隆抗體，它完全由人的IgG組成。、期針對(duì)絕經(jīng)女性的臨床藥物試驗(yàn)已經(jīng)證明它的安全性和抗骨吸收作用24;目前期臨床試驗(yàn)已經(jīng)基本完成，預(yù)計(jì)在不久即將應(yīng)用于臨床25。目前應(yīng)用此單克隆抗體來(lái)預(yù)防人工關(guān)節(jié)松動(dòng)的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和臨床研究還很少，但由于它的特殊靶點(diǎn)，相信將來(lái)會(huì)應(yīng)用于預(yù)防和治療人工

12、關(guān)節(jié)松動(dòng)的研究。1.8 VEGF R2/Fc人工關(guān)節(jié)置換術(shù)后患者骨和假體之間有一層結(jié)締組織，它是高度血管化的。有很多因素可以刺激血管發(fā)生，其中一個(gè)重要的原因就是巨嗜細(xì)胞和成骨細(xì)胞分泌的血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子，它的表達(dá)受到生長(zhǎng)因子、激素和細(xì)胞因子的調(diào)節(jié)。它在炎癥、破骨細(xì)胞激活和骨吸收26的過(guò)程中都扮演著重要的角色。VEGF R2/Fc是一種將VEGF細(xì)胞膜受體的細(xì)胞外域結(jié)構(gòu)和IgG結(jié)合起來(lái)的嵌合體，它能夠和游離的VEGF(血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子)結(jié)合并使其失活。Ren等26應(yīng)用VEGFR2/Fc來(lái)觀察VEGF在骨溶解中的作用。在小鼠氣囊骨溶解動(dòng)物模型的氣囊內(nèi)注入這種嵌合體，發(fā)現(xiàn)氣囊炎癥反應(yīng)減輕，破骨細(xì)胞溶骨

13、受到明顯抑制。目前相關(guān)臨床研究尚未開(kāi)展。2 基因治療基因治療是將人的正?；蚧蛴兄委熥饔玫幕蛲ㄟ^(guò)一定方式導(dǎo)入人體靶細(xì)胞以糾正基因的缺陷或者發(fā)揮治療作用，從而達(dá)到治療疾病目的的生物醫(yī)學(xué)技術(shù)。目前用來(lái)治療無(wú)菌性松動(dòng)所導(dǎo)入的基因主要有一下幾種：2.1 白介素受體拮抗劑(IL1receptor antagonist protein，IL-1Ra)白介素-1是炎性骨溶解中的重要炎癥因子之一，它可以進(jìn)一步激活破骨細(xì)胞。用骨水泥顆粒注入小鼠氣囊內(nèi)誘發(fā)炎癥反應(yīng)，將載有人類(lèi)白介素受體拮抗劑基因的逆轉(zhuǎn)錄病毒注入氣囊內(nèi)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)氣囊內(nèi)炎癥滲出減少，炎癥因子釋放減少27。另有學(xué)者用同基因小鼠的顱骨植入小鼠氣囊內(nèi)，用

14、聚乙烯顆粒刺激炎癥骨溶解反應(yīng)，可以看到有明顯的骨溶解發(fā)生;再將上述逆轉(zhuǎn)錄病毒注入氣囊內(nèi)，可以觀察到炎癥因子釋放受限，破骨細(xì)胞溶骨受到抑制28。2.2 腫瘤壞死因子受體拮抗劑(inhibitor of tumor necrosis factor receptor) sTNFR：Fc是一種重組蛋白，它是由人的腫瘤壞死因子受體的細(xì)胞外域結(jié)構(gòu)和小鼠免疫球蛋白的Fc片段融合在一起組成。Childs等29應(yīng)用腺病毒將sTNFR：Fc基因(soluble inhibitor of tumor necrosis factor)導(dǎo)入普通小鼠顱骨骨溶解動(dòng)物模型體內(nèi)不能抑制骨溶解發(fā)生，但在裸鼠組卻能降低骨溶解發(fā)生。他認(rèn)為腺病毒載體不適