同種異體新鮮半月板與骨軟骨聯(lián)合移植模型的建立及效果觀察

周 預(yù)，劉玉杰，趙 斌

解放軍總醫(yī)院骨科，北京 100853

·短篇論著·

同種異體新鮮半月板與骨軟骨聯(lián)合移植模型的建立及效果觀察

周 預(yù)，劉玉杰，趙 斌

解放軍總醫(yī)院骨科，北京 100853

同種異體移植；半月板；骨軟骨；骨性關(guān)節(jié)炎

半月板是膝關(guān)節(jié)的重要組成部分，能吸收震蕩、傳遞負(fù)荷，損傷后將發(fā)生關(guān)節(jié)軟骨退變、剝脫、軟骨下骨硬化，最終導(dǎo)致膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎[1-2]。脛骨平臺(tái)骨折多合并半月板損傷，常并發(fā)嚴(yán)重的創(chuàng)傷性骨關(guān)節(jié)炎[3]，最終需行人工關(guān)節(jié)置換。本研究擬采用新鮮同種異體半月板與脛骨平臺(tái)骨軟骨聯(lián)合移植的方法，治療脛骨平臺(tái)骨折合并半月板損傷，為臨床防治骨關(guān)節(jié)炎提供依據(jù)。

材料和方法

實(shí)驗(yàn)動(dòng)物健康新西蘭白兔36只(解放軍總醫(yī)院實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心提供)，雌雄不拘，體重2.4～2.6 kg。將36只兔隨機(jī)分為A、B兩組，每組18只。常規(guī)備皮后，1∶1速眠新氯胺酮混合液(0.3 ml/kg)肌肉麻醉。

造模方法A組右膝關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)縱行切開(kāi)2.5 cm，橫斷內(nèi)側(cè)副韌帶，顯露內(nèi)側(cè)半月板，內(nèi)側(cè)脛骨平臺(tái)下3 mm及髁間脊內(nèi)側(cè)緣截骨，將內(nèi)側(cè)半月板及內(nèi)側(cè)脛骨平臺(tái)一并切取出來(lái)，保留半月板與脛骨平臺(tái)相連的組織。將內(nèi)側(cè)半月板與脛骨平臺(tái)骨軟骨聯(lián)合組織移植物取出，移植于另一只兔子的同一側(cè)膝關(guān)節(jié)。取兩枚直徑1 mm克氏針平行脛骨平臺(tái)由內(nèi)向外交叉固定骨塊，縫合內(nèi)側(cè)副韌帶、關(guān)節(jié)囊及皮膚。術(shù)后肌注青霉素80萬(wàn)U，共3 d。B組取膝內(nèi)側(cè)半月板，兩只兔子相互即刻交叉移植。用5個(gè)0號(hào)線將前角縫合于前交叉韌帶脛骨止點(diǎn)，后角縫合于后交叉韌帶脛骨止點(diǎn)，體部縫合于內(nèi)側(cè)副韌帶，逐層縫合內(nèi)側(cè)副韌帶及切口。麻醉、手術(shù)入路及術(shù)后處理同A組。

觀察指標(biāo)觀察動(dòng)物的精神、飲食及切口愈合情況?？諝馑ㄈ幩绖?dòng)物后，髕骨下緣橫行切開(kāi)關(guān)節(jié)，切斷交叉韌帶，觀察滑膜、半月板、脛骨軟骨及關(guān)節(jié)液。

軟骨糖胺聚糖(glycosaminoglycans，GAG)的測(cè)定術(shù)后4、8、12周分別取A組移植脛骨平臺(tái)前半部軟骨，與B組移植半月板下內(nèi)側(cè)脛骨平臺(tái)前半部軟骨，參照Yang等[4]的方法測(cè)定每毫克干重軟骨中GAG的含量。

組織學(xué)觀察取右側(cè)脛骨平臺(tái)及半月板固定于4%多聚甲醛1周，15%EDTA-Na2溶液脫鈣4周，用BMJ-1 組織包埋機(jī)(天津天利航空機(jī)電有限公司)行石蠟包埋，作5 μm厚連續(xù)切片，切片行HE染色。取半月板前角、體部和后角在X51生物顯微鏡(Olympus公司)的高倍鏡下由淺層到深層各3個(gè)視野，用Image-Pro?Plus 5.0 image-analysis software圖像分析軟件行纖維軟骨細(xì)胞計(jì)數(shù)。

統(tǒng)計(jì)學(xué)處理采用SPSS 12.0統(tǒng)計(jì)軟件包進(jìn)行分析。數(shù)據(jù)以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，采用單因素方差分析，兩兩比較采用SNK檢驗(yàn)，P<0.05為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

結(jié) 果

一般情況所有實(shí)驗(yàn)動(dòng)物無(wú)異常死亡，未見(jiàn)明顯免疫排斥反應(yīng)。 兩組動(dòng)物手術(shù)12 h后精神良好，進(jìn)食量在2 d內(nèi)恢復(fù)正常。A組術(shù)后3 d動(dòng)物活動(dòng)減少，關(guān)節(jié)腫脹，術(shù)后5～7 d動(dòng)物跛行，10 d時(shí)自由行走，腫脹消失。除1例切口被咬開(kāi)外，其余切口愈合良好。B組術(shù)后3 d動(dòng)物活動(dòng)少，7 d后自由行走。

大體觀察A組4周滑膜增生覆蓋移植半月板，半月板正常，移植的平臺(tái)色灰白，骨塊愈合，關(guān)節(jié)液少；8周半月板覆蓋的滑膜減少，半月板萎縮，軟骨表面略皺縮，關(guān)節(jié)液增多；12周半月板滑膜微少，半月板萎縮略減輕，軟骨近正常，關(guān)節(jié)液豐富(圖1)。B組4周滑膜增生覆蓋移植半月板，半月板萎縮，半月板與滑膜交界處明顯，軟骨正常；8周半月板與滑膜愈合，軟骨輕度退變；12周半月板萎縮減輕，軟骨退變減輕。

GAG含量4周B組GAG增加明顯多于A組(P<0.05)，8周A組GAG增加明顯多于B組(P<0.05)，12周A組與B組GAG含量差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)(表1)。

表 1 術(shù)后兩組不同時(shí)間軟骨糖胺聚糖的含量

與A組比較，aP<0.05

組織學(xué)變化A組4周半月板纖維排列紊亂、纖維軟骨細(xì)胞豐富(圖2)，移植軟骨表層細(xì)胞死亡，移植骨塊與宿主愈合(圖3)；8周半月板纖維軟骨細(xì)胞減少，細(xì)胞間隙增大，軟骨表面皺縮，細(xì)胞間隙增大，移植軟骨的細(xì)胞數(shù)量增加；12周半月板纖維軟骨細(xì)胞數(shù)量恢復(fù)，結(jié)構(gòu)接近正常，軟骨細(xì)胞排列較規(guī)則，已接近正常(圖4)，軟骨下骨已完成爬行替代(圖5)。B組4周半月板結(jié)構(gòu)良好，纖維軟骨細(xì)胞明顯減少(圖6)，軟骨表面欠平整，表層細(xì)胞排列不規(guī)則；8周半月板纖維軟骨細(xì)胞數(shù)量增多，軟骨部分不平整；12周半月板纖維軟骨細(xì)胞數(shù)量繼續(xù)增多，軟骨部分修復(fù)，軟骨細(xì)胞排列仍欠規(guī)則(圖7)。術(shù)后4周A組移植半月板纖維軟骨細(xì)胞數(shù)量明顯多于B組(P<0.05)，術(shù)后8和12周，同期兩組移植半月板中纖維軟骨細(xì)胞數(shù)量差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)(表2)。

表 2 術(shù)后兩組不同時(shí)間半月板纖維軟骨細(xì)胞計(jì)數(shù)

與A組比較，aP<0.05

討 論

半月板及骨關(guān)節(jié)軟骨損傷是造成膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎的主要原因。脛骨平臺(tái)骨折合并軟骨、軟骨下骨損傷和半月板損傷是創(chuàng)傷骨科常見(jiàn)的一種嚴(yán)重的損傷，是誘發(fā)創(chuàng)傷性骨關(guān)節(jié)炎的常見(jiàn)原因，目前尚無(wú)理想的治療方法，最終需行人工關(guān)節(jié)置換手術(shù)。有報(bào)道采用新鮮骨軟骨移植[5]和新鮮半月板移植[6]修復(fù)局部小的損傷。但是，對(duì)于青年人毀損性單間室骨、軟骨和半月板損傷，至今尚無(wú)更加有效的方法。如何解決脛骨平臺(tái)粉碎骨折合并半月板嚴(yán)重?fù)p傷，是當(dāng)今研究的重要課題。本研究采用半月板及骨軟骨聯(lián)合移植的方法，一次性修復(fù)脛骨平臺(tái)粉碎骨折與半月板損傷，結(jié)果顯示代表軟骨活性的軟骨GAG含量在4周時(shí)增加，表明軟骨處于修復(fù)階段，8周時(shí)達(dá)到高峰，12周修復(fù)接近完成階段，GAG含量趨近正常。

本研究顯示半月板纖維軟骨細(xì)胞數(shù)量先減少后逐漸增加，表明其逐漸被宿主細(xì)胞爬行替代。Arnoczky等[7]認(rèn)為細(xì)胞數(shù)量的增多是因?yàn)樗拗骰ぜ?xì)胞移行進(jìn)入移植的半月板。本研究采用的軟骨下骨厚度不足3 mm，無(wú)明顯免疫排斥反應(yīng)，且12周時(shí)軟骨下骨能完成爬行替代，但是增加骨量后移植物的免疫原性勢(shì)必增加，故新鮮半月板、軟骨和軟骨下骨復(fù)合物的免疫原性尚有待于進(jìn)一步研究。

本研究成功建立了同種異體新鮮半月板與骨軟骨聯(lián)合移植動(dòng)物模型，且修復(fù)了半月板合并脛骨平臺(tái)骨軟骨缺損，結(jié)果表明新鮮半月板與脛骨平臺(tái)骨軟骨聯(lián)合移植，對(duì)防治創(chuàng)傷性骨性關(guān)節(jié)炎具有一定的療效，為臨床應(yīng)用打下了基礎(chǔ)。

(本文圖1～7見(jiàn)插圖第8、9頁(yè))

[1] Harris ED Jr. The bone and joint decade: a catalyst for progress [J].Arthritis Rheum, 2001, 44(9):1969-1970.

[2] Mckinley TO，English DK，Bay BK．Trabecular bone strain changes resulting from partial and complete meniscectomy[J].Clin Orthop,2003, 407(2):259-267.

[3] Gardener MJ，Yacoubin S，Geller D，et al．The incidence of soft tissue injury in operative tibial plateau fractures:a magnetic resonance imaging analysis of 103 patients[J].J Orthop Trauma,2005, 19(2):79-84.

[4] Yang Q，Peng J，Guo QY，et al. A cartilage ECM-derived 3-D porous acellular matrix scaffold forinvivocartilage tissue engineering with PKH26-labeled chondrogenic bone marrow-derived mesenchymal stem cells[J]. Biomaterials,2008, 29(15):2378-2387.

[5] Gross AE,Aubin P,Cheah HK,et al.A freesh osteochondral allograft alternative[J].Arthroplasty,2002, 17(4 Suppl 1):50-53.

[6] Verdonk PC,Demurie A,Almqvist KF,et al. Transplantation of viable meniscal allograft, survivorship analysis and clinical outcome of one hundred cases[J].Bone Joint Surg Am,2005, 87(4):715-724.

[7] Arnoczky SP,Pipla CVS,Russell FW,et al.Meniscal replacement using a cryopreserved allograft:an experimental study in the dog[J].Clin Orthop,1990, 252(3):121-127.

劉玉杰 電話：010-66938106，電子郵件：liuyj301yy@yahoo.com.cn

R684.3；R687.4

A

1000-503X(2011)02-0214-03

10.3881/j.issn.1000-503X.2011.02.023

科技部863重點(diǎn)項(xiàng)目(2007AA021902)

2010-05-27)