骨替代材料引导骨组织再生过程中白细胞介素4对破骨细胞分化的调控

背景:研究显示,一定剂量的白细胞介素4干预可以得到适宜比例的M1/M2巨噬细胞谱,产生利于骨愈合的微环境,促进骨再生。目的:探讨在骨替代材料引导骨组织再生的过程中,白细胞介素4对NLRP3炎性小体及破骨细胞分化的影响。方法:选取6-8周龄雄性SD大鼠48只,在左侧颅骨制备直径5 mm的骨缺损并同期植入Bio-Oss骨替代材料,缝合骨膜。术后第3天,采用随机数字表法分为实验组与对照组,每组24只,实验组、对照组分别于骨缺损区局部注射白细胞介素4或PBS,1次/d,连续注射5 d。注射后1更多,2周,取颅骨样本,免疫组织化学染色检测裂解caspase-1和白细胞介素1β蛋白的表达,免疫荧光染色观察M1表面标志物(诱导型一氧化氮合酶)、NLRP3指标(裂解caspase-1)的表达,RT-qPCR检测caspase-1、白细胞介素1β及组织蛋白酶K基因的表达,抗酒石酸酸性磷酸酶染色观察Toxicant-associated steatohepatitis破骨细胞分化及数量。注射后6,12周,取颅骨样本,行Micro-CT检测及苏木精-伊红染色。结果与结论:(1)免疫荧光染色显示,实验组注射后1,2周的诱导型一氧化氮合酶、裂解casselleck HPLCpase-1双染细胞数量显著少于对照组(P <0.05);(2)免疫组织化学染色显示,实验组注射后1周的裂解caspase-1和白细胞介素1β蛋白的表达低于对照组(P <0.05);(3)RT-qPCR检测显示,实验组注射后1周的caspase-1 mRNA表达低于对照组(P <0.05),注射后1,2周的白细胞介素1β及组织蛋白酶K mRNA均低于对照组(P <0.05);(4)抗酒石酸酸性磷酸酶染色,实验组注射后1,2周的破骨细胞数量均明显少于对照组(P <0.05);(5)Micro-CT检测显示,实验组注射后6,12周的骨缺损部位骨体积分数、骨密度值均高于对照组(P <0.05);苏木精-伊红染色显示,注射后12周,实验组缺损中央形成多个骨化中心,散在成熟骨细胞及陷窝分布其中,可见材料周边成骨细胞大量排列成单层参与骨基质形成;(6)结果显示,白细胞介素4可能参与下调NLRP3炎性小体表达、抑制caspase-1的活化进而减少白细胞介素1β的分泌,减轻局部微环境炎性状态,同时抑制破骨细胞分化,发挥促进骨替代材料引导骨组织再生过程中新骨生成的作用。