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背景:随着激素在临床的广泛使用,激素性股骨头坏死的发病率逐渐上升。尽管有各种各样的理论,然而其发病机制尚不明确,且由于早期诊断率低且缺乏有效的治疗方法,许多患者最终不得不行手术治疗,严重影响患者的生活质量。中医药治疗激素性股骨头坏死疗效满意,且积累了大量的临床经验,但单纯中医治疗也存在不足。探讨如何将中医药的治疗优势与组织工程技术有机结合,寻求一种综合疗法,对提高临床治疗激素性股骨头坏死的疗效,减轻患者经济负担,提高生活质量具有重要意义。 目的:制备激素性兔股骨头坏死模型(SANFH),通过组织工程骨(BMSCs/DBM)的髓芯减压植骨术联合中药治疗股骨头坏死,观察其对坏死股骨头的骨陷窝数及毛细血管数影响,以期为临床治疗激素性股骨头坏死寻找较好的解决途径。 方法:本实验分为四个部分。 第一部分,甲强龙联合脂多糖诱导兔股骨头坏死模型的建立。30只健康雄性新西兰兔,随机分为实验组(20只)和对照组(10只),实验组耳缘静脉注射脂多糖(LPS)10μ g/kg,24h后肌注甲强龙20mg/kg,1次/d,共3d。对照组注射同等剂量的生理盐水。6周后观察兔股骨头X射线、μCT及病理学等指标的改变。 第二部分,兔骨髓间充质干细胞(BMSCs)分离、培养及鉴定。健康2周龄纯种新西兰大白兔1只,空气栓塞处死后,解剖分离出双下肢,剪断股骨、胫骨两端骨骺,反复冲洗骨髓腔和干骺端,采用全骨髓培养法分离出BMSCs,取第3代细胞观察其形态并绘制生长曲线。 第三部分,同种异体脱钙骨(DBM)的制备及与兔BMSCs复合培养。健康雄性新西兰兔,空气栓塞处死后,取四肢长骨骨端及髂骨,剖成0.3cm×0.4cm×0.4cm大小骨块,脱水、脱钙、脱脂后,37℃烤箱干燥,玻璃瓶密封后环氧乙烷消毒。将制备好的DBM加入24孔板培养,同时加入密度为5×106/ml的第3代BMSCs,于37℃、5%CO2培养箱中培养,光镜下观察,复合培养1周后备用。 第四部分,组织工程骨(BMSCs/DBM)的髓心减压植骨术联合中药治疗股骨头坏死的实验研究。成年新西兰兔30只,建立兔激素性股骨头坏死模型,随机分为五组:A髓芯减压+干细胞复合同种异体脱钙骨移植组十中药复方灌胃组;B髓芯减压+干细胞复合同种异体脱钙骨移植组;C髓芯减压+中药复方灌胃组;D单纯中药复方灌胃组;E单纯髓芯减压组。分别于术后2、4、8周时处死动物,行X线、MRI检查,组织病理切片染色后,在光镜下观察新骨痂及新生骨组织的联结情况。所有数据采用SPSS16.0统计软件包,定量指标以均数、标准差描述。多组对比分析,定量资料符合正态分布用方差分析,不符合正态分布用Wilcoxon秩和检验。组间两两比较,P≤0.05为差异有显著性意义,P≤0.01为差异有非常显著性意义,P>0.05差异无统计学意义。 结果:实验结果显示: 第一部分,X线示股骨头密度减低,骨小梁模糊不清,可见一囊状透亮区,股骨头保持完整;μCT示结论:模型组股骨头骨小梁稀疏,股骨头可见部分塌陷;病理:骨小梁纤细,部分骨小梁断裂,髓腔内造血细胞减少,脂肪细胞体积增大,有的融合成泡状。大剂量激素能够成功安全便捷地诱导兔股骨头坏死动物模型。 第二部分,BMSCs形态观察原代培养7天见散在少量贴壁细胞,呈梭形、多角形或不规则状,周围有大量杂质圆形细胞;传代一次培养后,贴壁细胞数量明显增多,细胞呈梭形、多角形,杂质细胞明显减少;第二次传代后细胞增殖快,呈多角形或不规则状,培养5天即可铺满皿底;至第三代BMSCs细胞外观呈长梭形,紧密排列,符合BMSCs细胞生长形态特征。 第三部分,BMSCs有效地复合到了同种异体脱钙骨(DBM)上,同种异体脱钙骨具有较好的细胞相容性,BMSCs能在其表面和孔隙内附着、生长、增殖。第6天时,BMSCs与同种异体脱钙骨联合培养细胞增殖达稳定期,构建了理想的组织工程骨,此时为该组织工程骨移植的最佳时机。 第四部分,(1)X线摄片:术后2周时各组股骨头骨密度均降低,差异无显著性意义。术后4、8周时各组骨密度有不同程度增高,其中A组和B组骨移植区的高密度影高于C、D、E组。 (2)MRI:术后2周各组均可见明显坏死区低信号改变。术后4、8周各组坏死低信号区未见有明显扩大,但整个股骨头形态尚正常,A、B低信号区范围明显缩小,骨密度增高;C组低信号范围缩小;D、E组两组低信号区基本无变化。 (3)组织学观察:术后2周各组均可见骨小梁纤细,部分骨小梁断裂,脂肪细胞体积增大;A、B组骨髓间充质干细胞增生,有原始毛细血管形成。术后4周A组可见骨髓间充质干细胞向骨母细胞分化,同时形成纤维状骨痂;B、C组骨痂相对A组较少,仍可见少量空骨陷窝;D、E组骨痂稀少,毛细血管稀少,骨化趋向不明显。术后8周A组修复区域增大,骨细胞更趋于成熟;B组头下纤维增多,局部毛细血管丰富,可见血小板、红细胞结构;C组骨细胞体积增大,多角形,相邻骨细胞距离增大;D、E组纤维结缔组织及新生骨组织明显少,骨形态不均一,少量区域有软骨化骨痂形成,部分仍为未成熟区。 (4)空骨陷窝率和血管计数。各组在2周,4周,8周逐渐降低,同一时间点BMSC+中药+减压组较其余各组低(P<0.05);中药+减压组较中药组和髓芯减压组低(P<0.05);BMSC+减压组较中药组和髓芯减压组低(P<0.05);中药+减压组和BMSC+减压组之间差异无统计学意义(P>0.05);中药组和髓芯减压组之间差异无统计学意义(P>0.05)。血管计数与空骨陷窝率趋势相反。 结论:(1)甲强龙联合脂多糖能够诱导兔早期股骨头缺血性坏死模型,且方法简单、快速,更加接近人早期股骨头缺血坏死。 (2)全骨髓培养法能简便、快捷地分离出纯度较高的BMSCs,第3代BMSCs生长性状稳定,增殖能力强,且具有干细胞特性。 (3)同种异体脱钙骨制备简单,能提供给种子细胞天然的网孔结构,同时还具有骨传导和一定的骨诱导的作用,有利于骨移植的愈合。 (4)应用益肾通络法干预自体骨髓间充质干细胞人工骨复合体治疗激素性股骨头坏死有较好的疗效,能促使血管生成,增加血流量,减轻和改善骨组织的缺血状况,使激素性股骨头缺血性坏死此症状得到控制,具有一定的临床应用价值。