股骨头缺血性坏死的实验研究

责任编辑:上海骨科医院 日期:2009-03-21 来源:上海西郊骨科医院专家

    带血管蒂骨膜或骨膜细胞移植治疗

 

  股骨头缺血性坏死的实验研究股骨头坏死

 

  骨膜具有良好的成骨能力,在骨生长和骨修复中发挥重要作用。临床上利用骨膜移植后仍可保持其成骨潜能的特性已成功地修复了某些难愈合骨折、骨缺损和骨坏死等疾病。朱盛修等对应用带血管蒂的髂骨骨膜移植治疗股骨头缺血性坏死进行了实验研究,同时为了克服常规骨膜移植时取材部位受限和骨膜需要量大等缺点,在骨膜培养成功的基础上,将培养的骨膜细胞移植到预制的股骨头缺血性坏死的模型内,观察骨膜细胞移植对坏死骨质是否具有修复作用,探讨治疗股骨头缺血性坏死的新方法。

 

  骨膜是否具有成骨能力,一直存在着争论。随着对骨膜研究的深入,尤其是近年来的研究,越来越多的实验证明骨膜具有成骨能力。有些学者认为以前的游离骨膜移植有失败,是由于骨膜未能迅速重建血运,骨膜细胞对缺血敏感,较长时间缺血可导致其变性坏死。带血管蒂骨膜移植保证了移植骨膜的血供及成活,成骨效果较佳,对受区的要求不严。关于带血管骨膜移植的成骨时间报道不一。本实验发现2周时可见成骨细胞及原始骨小梁,逐渐改建。6周时已有新生骨小梁结构形成,随着毛细胞血管及细胞成分长人坏死骨小梁,骨膜细胞分化为成骨细胞、破骨细胞,在坏死骨小梁表面成骨,逐渐清除、替代坏死骨小梁。12周时新生骨结构已较成熟。至20周新生骨结构更加成熟,骨矿含量增高。关于应力对骨膜成骨的影响存在不同意见,本实验是在没有负重的情况下进行的,新生骨结构正常。

 

  股骨头缺血性坏死的病因多种多样,但病理改变有共同之处,即股骨头部缺血。在本实验中,将移植骨膜的内层与股骨头骨松质接触,所移植的骨膜具有较丰富的毛细血管,有利于血管发芽再生。在本实验中发现,2周时已有血管长入股骨头,血管生长逐渐丰富,20周时整个骨头已密布血管,为坏死股骨头重建了血液循环。同时移植骨膜具有成骨能力,其内层细胞已分化为成骨细胞、破骨细胞,在坏死骨小梁表面成骨,新生骨逐渐替代坏死骨小梁,对股骨头缺血性坏死的修复具有积极的促进作用。在本实验中还观察到,带血管蒂髂骨骨膜移植对缺血坏死股骨头的血管重建作用优于带血管蒂髂骨移植,其成骨作用亦优于后者。作者认为带血管蒂髂骨骨膜移植具有良好的成骨作用及血管重建作用,对缺血坏死股骨头的修复具有积极的促进作用,其临床应用是可行的。在骨膜细胞移植治疗股骨头缺血性坏死的实验研究中,作者将股骨头游离,切断其自身血运,然后放人髂窝肌肉内,使其失去应力刺激,再加上关节软骨的阻隔,使股骨头内骨小梁表面的细胞不能从受区获得营养,术后股骨头迅速发生坏死。术后2周,只有股骨颈断面处的骨小梁偶见残存的活细胞和新骨形成。在对照组取材时,股骨头已游离8周,组织学检查未见到成活的成骨细胞和骨细胞,残留的骨小梁变细萎缩,提示骨吸收过程的存在,表明股骨头缺血性坏死的模型是可靠的。在实验中将培养的骨膜细胞移植到缺血坏死的股骨头内,6周后股骨头新骨形成活跃,而对照组原已坏死的骨小梁继续萎缩,无新骨形成。表明实验组的新骨形成与移植的骨膜细胞有直接关系。新骨形成的途径可能有二:一是移植的骨膜细胞直接增殖分化成骨,二是骨膜细胞诱导受区组织成骨。骨膜移植的实验证明:骨膜具有良好的成骨能力,而其诱导成骨作用较差。将培养的骨膜细胞装入扩散盒内,移植于大鼠皮下组织。4周后,扩散盒内形成骨和软骨组织,而扩散盒外未见骨和软骨形成。由于细胞不能穿过扩散盒的滤膜微孔,这说明盒内的新生骨和软骨组织是由骨膜细胞形成的。由此推测,实验组股骨头内新生骨可能是由骨膜细胞形成的,而不是骨膜细胞诱导成骨的作用。机体内各种组织和细胞之间都是相互联系的。骨膜细胞移植后的增殖分化必然与受区的微环境有关。在实验中将骨膜细胞移植到肌肉内则未见骨或软骨组织形成,若将骨膜细胞移植埋置于肌肉内的股骨头内,则有大量新骨形成,这提示新骨的形成亦与坏死的股骨头有关。目前认为,无血运的骨移植后,在移植骨坏死的同时,激发了受区局部的炎症反应。几天内,纤维血管性基质形成,受区来源的血管和骨形成细胞移向移植骨,结果破骨细胞穿入移植骨,启动移植的吸收过程。因此,移植骨内虽然可有少数细胞存活,但它对骨修复的主要作用有4":①骨传导作用;②骨吸收过程中释放骨诱导因子:③激发受区产生有利于骨修复的炎症反应。本实验将股骨头游离后埋入肌肉内,其骨质吸收的过程中可能释放骨诱导因子,刺激移植细胞的增殖分化,有利于新骨的形成。而对照组未见新骨形成,这提示骨膜细胞可能比肌肉间充质细胞具有更高的成骨潜能。本实验选用新生犬的骨膜细胞进行培养,属于异体细胞移植,理论上讲应存在免疫排斥反应,而本实验的结果显示股骨头内新骨形成活跃,无明显的炎性细胞浸润,其原因有待进一步研究。本实验应用骨膜细胞移植修复缺血坏死的股骨头,结果显示移植细胞后股骨头内新骨形成活跃,从而为临床骨膜细胞移植治疗股骨头缺血性坏死提供了实验依据。该方法所需骨膜量少,取材方便,不受骨膜营养血管的限制,取材后对供区骨骼的结构和生物力学特性影响甚微。若切取患者自体骨膜,即可避免免疫排斥反应。因此骨膜细胞移植具有良好的潜在使用价值。

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