乙醇灌胃對(duì)兔股骨頭內(nèi)骨內(nèi)壓和骨小梁結(jié)構(gòu)的影響

李宏宇，席立成，趙子星，黃思城

(廣西壯族自治區(qū)人民醫(yī)院，南寧530021)

乙醇灌胃對(duì)兔股骨頭內(nèi)骨內(nèi)壓和骨小梁結(jié)構(gòu)的影響

李宏宇，席立成，趙子星，黃思城

(廣西壯族自治區(qū)人民醫(yī)院，南寧530021)

目的探討乙醇灌胃對(duì)兔股骨頭內(nèi)骨內(nèi)壓及骨小梁結(jié)構(gòu)的影響。方法將48只成年雄性新西蘭大白兔隨機(jī)分為觀察組和對(duì)照組，每組24只。觀察組給予42%乙醇灌胃，對(duì)照組給予生理鹽水灌胃，劑量均為10 mL/(kg·d)，3次/周，連續(xù)灌胃6個(gè)月。分別于灌胃前及灌胃1、3、6 個(gè)月時(shí)檢測(cè)兩組左后肢股骨頭內(nèi)骨內(nèi)壓；處死家兔，取其右后肢股骨頭組織，石蠟包埋，4 μm厚切片，HE染色，顯微鏡下觀察，計(jì)算骨小梁面積分?jǐn)?shù)及空骨陷窩率。結(jié)果兩組干預(yù)前及灌胃1個(gè)月時(shí)，股骨頭內(nèi)骨內(nèi)壓、骨小梁面積分?jǐn)?shù)及空骨陷窩率比較差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均>0.05)；灌胃3、6個(gè)月時(shí)，觀察組股骨頭內(nèi)骨內(nèi)壓、空骨陷窩率均高于對(duì)照組，骨小梁面積分?jǐn)?shù)均低于對(duì)照組，組間比較P<0.05或<0.01。結(jié)論長(zhǎng)時(shí)間(≥3個(gè)月)乙醇灌胃可使兔股骨頭內(nèi)骨內(nèi)壓升高，骨小梁結(jié)構(gòu)改變。

酒精性股骨頭壞死；骨內(nèi)壓；骨小梁；空骨陷窩；乙醇；兔

長(zhǎng)期大量飲酒可使股骨頭內(nèi)骨微環(huán)境發(fā)生病理性改變，如骨內(nèi)壓增加、血流灌注減少，導(dǎo)致酒精性股骨頭壞死[1]。骨內(nèi)壓力增加時(shí)，骨內(nèi)靜脈血淤滯加重，股骨頭內(nèi)血流量顯著減少；當(dāng)壓力超過(guò)平均動(dòng)脈壓，可引起股骨頭進(jìn)行性缺血，進(jìn)而發(fā)生壞死[2,3]。大量飲酒或局部注射乙醇可顯著降低股骨頭內(nèi)骨組織的礦物質(zhì)密度，降低骨小梁對(duì)抗來(lái)自不同方向的應(yīng)力，最終發(fā)生骨壞死或塌陷[4,5]。目前關(guān)于乙醇灌胃對(duì)股骨頭內(nèi)骨內(nèi)壓、骨小梁結(jié)構(gòu)及空骨陷窩的影響鮮有報(bào)道。2015年12月～2016年12月，我們探討乙醇灌胃對(duì)家兔股骨頭內(nèi)骨內(nèi)壓及骨小梁結(jié)構(gòu)的影響。

1 材料與方法

1.1 材料 健康成年雄性新西蘭種家兔48只，體質(zhì)量(2.7±0.5)kg，購(gòu)自廣西醫(yī)科大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心，許可證編號(hào)：SCXK桂2015-0002。電子分析天平(日本Sartortcl公司)，光學(xué)顯微鏡(BH-2型，日本Olympus公司)，BL-420生物機(jī)能實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)(成都泰盟科技有限公司)，穿刺針(16#，上海埃斯埃醫(yī)械塑料制品有限公司)，Image Pro Plus圖像分析軟件(美國(guó)Media Cybernetics公司)。

1.2 動(dòng)物分組及干預(yù) 將家兔隨機(jī)分為觀察組和對(duì)照組，每組24只。觀察組給予42%乙醇灌胃，對(duì)照組給予生理鹽水灌胃，劑量均為10 mL/(kg·d)，3次/周，連續(xù)灌胃6個(gè)月。

1.3 股骨頭內(nèi)骨內(nèi)壓檢測(cè) 分別于灌胃前及灌胃第 1、3、6 個(gè)月時(shí)檢測(cè)兩組(每個(gè)月取8只)左后肢股骨頭內(nèi)骨內(nèi)壓。具體方法：家兔經(jīng)3%戊巴比妥鈉(25 mg/kg)靜脈麻醉，在左后肢股骨頭第3轉(zhuǎn)子上方作一個(gè)2 mm縱行小切口，分離肌肉顯露股骨外側(cè)粗隆，將穿刺測(cè)壓針旋轉(zhuǎn)插入股骨頭頭頸下部骨松質(zhì)骨髓中；抽出針芯，滴入含2 500 U/mL肝素的生理鹽水；立刻連接生物功能實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，穿刺針、測(cè)壓裝置與實(shí)驗(yàn)動(dòng)物心臟保持在一個(gè)水平面上，先通過(guò)三通開(kāi)關(guān)向穿刺針內(nèi)注入肝素生理鹽水0.5 mL，使之充滿(mǎn)后旋轉(zhuǎn)三通開(kāi)關(guān)，使骨髓腔、穿刺針與壓力換能器完全相通；打開(kāi)記錄系統(tǒng)，記錄壓力數(shù)據(jù)和曲線，連續(xù)測(cè)量15～30 min，以壓力平衡后的均值作為該部位骨內(nèi)壓。

1.4 骨小梁結(jié)構(gòu)觀察 將灌胃1、3、6個(gè)月時(shí)完成股骨頭內(nèi)骨內(nèi)壓檢測(cè)的家兔分別處死，取其右后肢股骨頭標(biāo)本沿冠狀面剖開(kāi)，生理鹽水沖洗，迅速置入10%甲醛中固定24～48 h，EDTA脫鈣，流水沖洗，乙醇逐級(jí)脫水，二甲苯透明，石蠟包埋后4 μm厚連續(xù)切片，HE染色，封片后光學(xué)顯微鏡下觀察，計(jì)算骨小梁面積分?jǐn)?shù)及空骨陷窩率。具體方法：①骨小梁面積分?jǐn)?shù)：參照Lane-Sandhu法將股骨頭組織連續(xù)切片，選取每個(gè)標(biāo)本中無(wú)明顯組織分離、相同深度的5張切片進(jìn)行分析。在放大40倍條件下每張切片隨機(jī)選取5個(gè)視野，通過(guò)計(jì)算機(jī)圖像分析軟件計(jì)算各視野內(nèi)骨小梁面積分?jǐn)?shù)，取平均值。②空骨陷窩率：隨機(jī)對(duì)所觀察標(biāo)本選5個(gè)高倍(×200)視野，在每個(gè)視野中任意計(jì)數(shù)50個(gè)骨陷窩以及其中空缺的骨陷窩個(gè)數(shù)，計(jì)算空骨陷窩占骨陷窩的百分比，即空骨陷窩率。

2 結(jié)果

灌胃前及灌胃1個(gè)月時(shí)，兩組光鏡下骨小梁完整，排列規(guī)則，形態(tài)無(wú)差別。灌胃3個(gè)月時(shí)，觀察組骨小梁變稀疏，空骨陷窩數(shù)增多；對(duì)照組無(wú)顯著變化。灌胃6個(gè)月時(shí)，觀察組骨小梁顯著稀疏、排列紊亂，空骨陷窩數(shù)顯著增多；對(duì)照組無(wú)顯著變化。

灌胃前及灌胃1個(gè)月時(shí)，兩組股骨頭內(nèi)骨內(nèi)壓、骨小梁面積分?jǐn)?shù)及空骨陷窩率比較差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均>0.05)；灌胃3、6個(gè)月時(shí)，觀察組股骨頭內(nèi)骨內(nèi)壓、空骨陷窩率均高于對(duì)照組，骨小梁面積分?jǐn)?shù)均低于對(duì)照組，組間比較P<0.05或<0.01；且觀察組灌胃前及灌胃1、3、6 個(gè)月時(shí)骨內(nèi)壓、空骨陷窩率逐漸升高，骨小梁面積分?jǐn)?shù)逐漸降低，各時(shí)間點(diǎn)比較P均<0.05。見(jiàn)表1。

表1 兩組各時(shí)間點(diǎn)股骨頭內(nèi)骨內(nèi)壓、骨小梁面積分?jǐn)?shù)及空骨陷窩率比較

注：與對(duì)照組同時(shí)間點(diǎn)比較，△P<0.05，#P<0.01；與同組灌胃前比較，▲P<0.05；與同組灌胃1個(gè)月比較，*P<0.05；與同組灌胃3個(gè)月比較，□P<0.05。

3 討論

骨內(nèi)壓是指骨內(nèi)血流在骨質(zhì)間隙內(nèi)或骨腔內(nèi)所產(chǎn)生的壓力。目前，長(zhǎng)期飲酒致股骨頭內(nèi)骨內(nèi)壓升高的機(jī)制尚不明確。有研究報(bào)道，乙醇的毒性作用可使脂肪細(xì)胞肥大、增生并融合成脂肪滴[6,7]。當(dāng)股骨頭髓內(nèi)脂肪細(xì)胞肥大、增生時(shí)，髓內(nèi)有限空間縮小，引起骨細(xì)胞的“占位性病變”，壓迫小靜脈，使髓內(nèi)靜脈血回流受阻；股骨頭是一個(gè)堅(jiān)硬且不能膨脹的有限骨腔室，根據(jù)Starling原理，靜脈血回流一旦受阻，則靜脈壓升高并同時(shí)引起骨內(nèi)壓明顯升高；骨內(nèi)壓升高又進(jìn)一步阻滯靜脈血回流，形成惡性循環(huán)[8]。骨內(nèi)壓學(xué)說(shuō)認(rèn)為，股骨頭內(nèi)骨內(nèi)壓升高是股骨頭壞死的早期病理變化，骨內(nèi)壓增加、血流灌注減少是發(fā)生股骨頭壞死的主要原因之一[1]。正常髖關(guān)節(jié)骨內(nèi)壓約為5.37 kPa，當(dāng)壓力超過(guò)26.75 kPa時(shí)極易發(fā)生股骨頭缺血性壞死。骨內(nèi)壓升高可壓閉骨內(nèi)小靜脈、竇狀隙及毛細(xì)血管，使股骨頭內(nèi)血流量顯著減少[2,3]；當(dāng)壓力超過(guò)平均動(dòng)脈壓時(shí)，將引起股骨頭進(jìn)行性缺血，最終導(dǎo)致股骨頭壞死。本研究乙醇灌胃1個(gè)月時(shí)兩組股骨頭內(nèi)骨內(nèi)壓無(wú)顯著變化，但灌胃3個(gè)月及6個(gè)月時(shí)，觀察組股骨頭內(nèi)骨內(nèi)壓高于對(duì)照組。提示長(zhǎng)時(shí)間(≥3個(gè)月)大量飲酒可顯著升高股骨頭內(nèi)骨內(nèi)壓。

股骨頭內(nèi)松質(zhì)骨由交織排列的骨小梁構(gòu)成，骨小梁力學(xué)強(qiáng)度與礦物質(zhì)含量及其空間構(gòu)型構(gòu)成了股骨頭內(nèi)部骨組織承重的主要生物力學(xué)結(jié)構(gòu)[9]。應(yīng)用乙醇灌胃模擬人類(lèi)飲酒來(lái)研究乙醇對(duì)股骨頭微環(huán)境結(jié)構(gòu)影響的方法已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用[10～12]。本研究結(jié)果證實(shí)，短時(shí)間飲酒對(duì)股骨頭內(nèi)骨小梁結(jié)構(gòu)影響不大，但長(zhǎng)期飲酒可使股骨頭內(nèi)骨小梁結(jié)構(gòu)發(fā)生紊亂，骨小梁面積減少。并且，隨著乙醇灌胃時(shí)間的延長(zhǎng)，骨小梁結(jié)構(gòu)呈進(jìn)行性紊亂，斷裂程度逐漸增加。這可能與長(zhǎng)期飲酒降低骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞活性，使成骨細(xì)胞活性下降、破骨細(xì)胞活性增強(qiáng)，導(dǎo)致骨細(xì)胞壞死[13～15]。多數(shù)骨小梁組織呈拱形結(jié)構(gòu)，股骨頭之所以能承受很高的載荷與骨小梁構(gòu)成的拱形結(jié)構(gòu)關(guān)系密切[6]。當(dāng)成骨細(xì)胞和骨細(xì)胞出現(xiàn)持續(xù)性壞死，股骨頭骨小梁的拱形結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，壞死骨質(zhì)的吸收使骨小梁的力學(xué)強(qiáng)度下降，而持續(xù)的應(yīng)力作用阻礙壞死后骨組織修復(fù)，使骨小梁面積減少，最終導(dǎo)致股骨頭壞死、塌陷[4,9]。

骨陷窩是指骨細(xì)胞的細(xì)胞體與礦化基質(zhì)之間的空隙。骨陷窩組成的骨陷窩-微管系統(tǒng)不僅是骨內(nèi)微環(huán)境的重要組成部分，而且在調(diào)節(jié)骨內(nèi)微環(huán)境穩(wěn)定、維持正常生理功能以及介導(dǎo)股骨頭壞死的發(fā)生、發(fā)展和修復(fù)等方面均發(fā)揮重要作用?？展窍莞C數(shù)增多是早期股骨頭壞死的重要病理改變，空骨陷窩率是空骨陷窩數(shù)與骨陷窩數(shù)的比值，是臨床病理診斷骨壞死的重要依據(jù)[16,17]。本研究結(jié)果顯示，乙醇灌胃1個(gè)月時(shí)，兩組空骨陷窩率比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，而灌胃3、6個(gè)月時(shí)，觀察組空骨陷窩數(shù)及空骨陷窩率顯著高于對(duì)照組。提示短時(shí)間攝入乙醇對(duì)股骨頭空骨陷窩率影響不大，但長(zhǎng)期大量攝入乙醇能顯著增加股骨頭空骨陷窩率；且隨著乙醇灌胃時(shí)間延長(zhǎng)，空骨陷窩率隨之增加。長(zhǎng)期攝入乙醇致破骨細(xì)胞和成骨細(xì)胞、骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞活性降低可能是其原因[13～15]。

綜上所述，長(zhǎng)時(shí)間(≥3個(gè)月)乙醇灌胃可使家兔股骨頭內(nèi)骨內(nèi)壓升高，骨小梁結(jié)構(gòu)紊亂。

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A

1002-266X(2017)48-0034-03

2017-07-26)