N-乙酰半胱氨酸作为骨水泥添加剂对抗假体周围感染病原体的抗菌效应与生物相容性研究

这篇研究评估了N-乙酰半胱氨酸（NAC）作为聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）骨水泥添加剂对假体周围感染（PJI）病原体（如伪中间葡萄球菌）的抑制作用及其细胞毒性。实验表明，NAC在2.5 mg/mL浓度下可抑制细菌生长，但骨水泥中添加50-100 mg NAC会降低人骨肉瘤细胞（HOS）的存活与增殖。研究为平衡抗菌效果与生物相容性提供了关键数据，为临床抗感染骨水泥开发奠定基础。

　　

假体周围感染（PJI）和植入物脓性松动是人和动物关节置换术后常见并发症。随着多重耐药菌增多，寻找新型抗菌物质至关重要。N-乙酰半胱氨酸（NAC）作为半胱氨酸衍生物，因其抗菌特性被选为候选物质。本研究通过测定最小抑菌浓度（MIC）、分析骨水泥表面细菌生长及细胞感染实验，评估NAC与PMMA骨水泥联用的可行性。

3.1 抗菌活性

NAC对伪中间葡萄球菌临床分离株的MIC为2.5 mg/mL。骨水泥中添加50-100 mg NAC可剂量依赖性减少细菌附着，100 mg组效果最显著。荧光显微镜显示，未处理组骨水泥表面有密集活菌聚集，而NAC处理组死菌比例增加。

3.2 细胞活力与增殖影响

NAC对HOS细胞的半数抑制浓度（IC₅₀）为3.6 mg/mL。直接接触实验显示，100 mg NAC骨水泥表面细胞全部死亡，50 mg组活细胞数减少。骨水泥浸提液实验发现，1-3 mL高浓度浸提液显著降低细胞活性，但未引发白细胞介素-6（IL-6）释放。

3.3 p38 MAPK激活

Western blot显示，5 mg/mL NAC处理显著降低p38总蛋白水平，而3-4 mg/mL NAC轻微增加磷酸化p38（p-p38）。骨水泥浸提液处理也呈现类似趋势，提示NAC可能通过p38通路影响细胞应激反应。

3.4 细菌黏附与内化

1.5 mg/mL NAC（低于MIC）未能抑制伪中间葡萄球菌对HOS细胞的黏附或内侵，4小时感染组细菌载量达10⁸ CFU/mL。

讨论

NAC虽在非细胞毒性浓度（≤3 mg/mL）展现抗菌潜力，但骨水泥中添加50-100 mg会导致细胞死亡。其机制可能涉及p38通路激活，但未引发炎症因子释放。研究强调需优化NAC释放方式（如微球封装）或与抗生素联用以协同增效。该工作为开发兼具抗菌性和生物相容性的骨水泥提供了重要参考。