rhBMP-2對(duì)肩袖腱-骨界面損傷后愈合影響的組織學(xué)及生物力學(xué)研究.pdf

1、研究背景:隨著社會(huì)的發(fā)展,交通創(chuàng)傷、運(yùn)動(dòng)損傷以及過度負(fù)重等導(dǎo)致的關(guān)節(jié)周圍各種急慢性損傷越來越多見。據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn),慢性肩關(guān)節(jié)疼痛目前已經(jīng)成為繼慢性頭痛、慢性下腰痛之后的第三大疼痛。引起肩關(guān)節(jié)疼痛的因?yàn)槭嵌喾矫娴?但大多數(shù)與肩袖疾病有關(guān),肩袖損傷的發(fā)病率占肩關(guān)節(jié)疾患的17％～41％。肩袖撕裂是肩關(guān)節(jié)疼痛和功能障礙的主要因?yàn)?嚴(yán)重影響患者的生活和工作。肩袖損傷最早是由Smith在1834年發(fā)現(xiàn)并命名的,但在當(dāng)時(shí)并未引起重視,直到1931年Cod

2、man和Akerson指出木病是引起肩疼的一個(gè)重要因?yàn)?并對(duì)其診斷和治療作了初步研究之后,許多學(xué)者開始了有關(guān)肩袖疾病的病因,病理生理機(jī)制的探討。
　　 肩袖損傷的治療分為保守治療和手術(shù)治療。多數(shù)研究表明保守治療只適用于非巨大撕裂的早期患者,而且有部分患者通過非手術(shù)治療癥狀緩解不明顯,甚至導(dǎo)致肩袖損傷加重。越來越多研究表明,手術(shù)治療在肩袖損傷的治療中占重要地位。手術(shù)目的在于修補(bǔ)撕裂的肩袖而重建力偶平衡,清除不穩(wěn)定的撕裂緣,擴(kuò)大間隙

3、、去除撞擊因素等。
　　 但是隨著年齡增長,肩袖組織的變性或因累計(jì)件損傷,肌腱組織變脆,失去彈性和伸展性,以至在輕微的外力作用下即可造成肩袖挫傷或完全性肌腱斷裂,且老年病人肌腱與骨的附著能力下降,影響手術(shù)療效。受傷的肌腱不能恢復(fù)原有的結(jié)構(gòu)和力量,在創(chuàng)傷修復(fù)的起始階段,由肉芽組織(主要是Ⅲ型膠原)填充傷口,纖維細(xì)胞產(chǎn)生Ⅰ型膠原替代。實(shí)驗(yàn)表明肌腱的生物修復(fù)是很緩慢的,猴的實(shí)驗(yàn)證實(shí),修補(bǔ)術(shù)后2個(gè)月肌腱強(qiáng)度恢復(fù)55％,1年恢復(fù)80％。<

4、br>　　 因此,手術(shù)修復(fù)肩袖損傷后主要存在以下幾個(gè)方面問題:1.腱-骨界面愈合時(shí)間長,需長時(shí)間肩關(guān)節(jié)制動(dòng),影響肩關(guān)節(jié)活動(dòng)及術(shù)后肩關(guān)節(jié)功能恢復(fù)；2.肩袖損傷手術(shù)修復(fù)后腱-骨界面抗拉強(qiáng)度難以恢復(fù)到正常水平；3.腱-骨界面不愈合,或發(fā)生再撕裂。
　　 為了克服手術(shù)治療肩袖損傷的不足,恢復(fù)肌腱-骨界面的正常復(fù)合結(jié)構(gòu)對(duì)于肩袖損傷的重建罕關(guān)重要。一些動(dòng)物和臨床人體的組織學(xué)研究發(fā)現(xiàn),盡管現(xiàn)有的外科技術(shù)對(duì)重建肌腱-骨界面復(fù)合結(jié)構(gòu)有極大的促進(jìn)

5、作用,但無論在修復(fù)近期還是晚期,肌腱和骨之間仍不能形成成熟的連接復(fù)合體,要么是肌腱與骨之間缺乏正常的過渡連接層,要么是肌腱末端纖維粗細(xì)不均,排列紊亂,其抗張力強(qiáng)度與正常組織相比仍有較大差距。因此,需要進(jìn)一步尋找新的治療方法。
　　 從長遠(yuǎn)角度來說,用生物學(xué)方式調(diào)節(jié)肌腱的自身修復(fù)比單純手術(shù)縫合肌腱意義更大。關(guān)于兔髕骨-髕腱復(fù)合體中骨-骨愈合和肌腱-骨愈合的比較研究顯示軟骨組織可能成為一種有潛力的腱-骨愈合的植入材料,有利于增強(qiáng)腱-

6、骨連接點(diǎn)的愈合和纖維軟骨層的重建。在骨缺損修復(fù)實(shí)驗(yàn)中已經(jīng)證實(shí)骨形態(tài)發(fā)生蛋白(BMP)通過誘導(dǎo)間充質(zhì)細(xì)胞分化為成軟骨細(xì)胞,然后進(jìn)一步分化為成骨細(xì)胞,啟動(dòng)軟骨內(nèi)成骨過程。在這一過程中可以見到未鈣化纖維軟骨、鈣化纖維軟骨、骨組織有序排列形成類似腱-骨界面止點(diǎn)區(qū)后三層結(jié)構(gòu)。由此,我們?cè)O(shè)想在腱-骨界面中加入BMP干預(yù)措施,有可能促進(jìn)腱-骨界面的愈合,在關(guān)節(jié)內(nèi)生物學(xué)環(huán)境、肌腱牽張負(fù)荷力共同作用下,有可能誘導(dǎo)腱一骨界面形成類似正常腱-骨界面止點(diǎn)的直接

7、愈合。
　　 BMP于1965年被Urist發(fā)現(xiàn),是廣泛存在于骨基質(zhì)中的一利酸性糖蛋白。BMP有誘導(dǎo)成骨的生物活性,是目前認(rèn)為唯一有異位成骨能力的生長因子。最近又發(fā)現(xiàn)它有較強(qiáng)的成軟骨特性,己廣泛應(yīng)用于骨缺損治療。在BMP家族中,BMP-2是最重要的生長因子。由于天然的BMP-2在動(dòng)物的骨骼中含量極低,制備困難、產(chǎn)量少、價(jià)格高,因此利用人重組骨形態(tài)發(fā)生蛋白(rhBMP-2)來替代BMP-2,近年來美國FDA也批準(zhǔn)了rhBMP-2作

8、為骨科應(yīng)用于骨修復(fù)的選擇,證明rhBMP-2的療效及安全性等各方面已得到了權(quán)威的認(rèn)可。
　　 目前研究發(fā)現(xiàn)rhBMP-2局部應(yīng)用時(shí)代謝快、用量大,早期呈爆發(fā)式釋放,隨后濃度很快下降至治療水平以下,同時(shí)rhBMP-2的半衰期短,難以持續(xù)發(fā)揮作用,因此本實(shí)驗(yàn)擬以纖維蛋白膠(FG)作為rhBMP-2的載體,通過FG封閉rhBMP-2形成緩釋體,在FG逐漸降解過程中,rhBMP-2逐步釋放出來,發(fā)揮穩(wěn)定、持久的成骨誘導(dǎo)作用,可以在一定時(shí)

9、間內(nèi)維持rhBMP-2局部濃度,避免流失,以達(dá)到更好、更快的修復(fù)效果。
　　 研究目的:1.建立急性肩袖損傷的動(dòng)物模型；2.通過組織形態(tài)學(xué)觀察及生物力學(xué)檢測(cè)的方法來評(píng)價(jià)rhBMP-2對(duì)兔肩袖損傷重建術(shù)后腱-骨界面愈合的修復(fù)效果:3.為臨床肩袖損傷患者提供可靠的治療方案。
　　 材料與方法:1.健康的雄性新西蘭大白兔,八月齡,體重2.42±0.4kg,0.6％戊巴比妥鈉水溶液5ml/kg取耳緣靜脈注射行全身麻醉。行岡上肌腱

10、行急性損傷后重建其在肱骨大結(jié)節(jié)上的止點(diǎn),作為兔肩袖損傷愈合模型。
　　 2.第一部分:18只八月齡雄性新西蘭大白兔,隨機(jī)分為3組,每組6只,取雙側(cè)肩袖,共12側(cè)。實(shí)驗(yàn)組在腱-骨界面注射以FG為載體的:rhBMP-2；實(shí)驗(yàn)對(duì)照組僅填充FG；空白對(duì)照組術(shù)后不給予任何干預(yù)。分別于術(shù)后2、4、8周,分批隨機(jī)應(yīng)用過量戊巴比妥鈉處死各組實(shí)驗(yàn)動(dòng)物,取出各組肩袖標(biāo)本,對(duì)標(biāo)本進(jìn)行固定、脫鈣、石蠟包埋、切片、行蘇木素-伊紅染色,光鏡觀察。
　

11、　 第二部分:54只八月齡雄性新西蘭大白兔,隨機(jī)分為3組,每組18只,取右側(cè)肩袖,共18側(cè)。實(shí)驗(yàn)組在腱-骨界面注射以FG為載體的rhBMP-2；實(shí)驗(yàn)對(duì)照組僅填充FG；空白對(duì)照組術(shù)后不給予任何干預(yù)。分別于術(shù)后2、4、8周,分批隨機(jī)應(yīng)用過量戊巴比妥鈉處死各組實(shí)驗(yàn)動(dòng)物,取出各組肩袖標(biāo)本,用雙層塑料袋裝好,將標(biāo)本放入-20℃保存,實(shí)驗(yàn)前解凍,將標(biāo)本固定在MTS858生物力學(xué)試驗(yàn)機(jī)上做拉伸試驗(yàn),行腱-骨界面最大抗拉強(qiáng)度(N)及剛度(N/mm)檢

12、測(cè)。
　　 結(jié)果:第一部分:光鏡觀察結(jié)果分析表明,術(shù)后2周實(shí)驗(yàn)組腱-骨界面寬度較寬,主要由軟骨組織構(gòu)成。而實(shí)驗(yàn)對(duì)照組及窄白對(duì)照組腱-骨界面以肉芽組織為主,腱-骨界面寬度較大,且分布不均勻。術(shù)后4周實(shí)驗(yàn)組腱-骨界面連接較前緊密,寬度均一,腱-骨間形成類似直接止點(diǎn)的四層結(jié)構(gòu)。而實(shí)驗(yàn)對(duì)照組及空白對(duì)照組腱-骨界面寬度較前有所減小,但寬度仍不均一,可見成骨反應(yīng)及大量成纖維細(xì)胞。術(shù)后8周實(shí)驗(yàn)組腱-骨界面出現(xiàn)有明顯的Sharpey纖維連接,出

13、現(xiàn)類似直接止點(diǎn)的四層結(jié)構(gòu)。而實(shí)驗(yàn)對(duì)照組及窄白對(duì)照組腱-骨界面以結(jié)締組織為主,出現(xiàn)部分Sharpey纖維結(jié)構(gòu)及新骨形成。
　　 第二部分:生物力學(xué)測(cè)試顯示,術(shù)后2、4、8周各組腱-骨界面最大抗拉強(qiáng)度差異均有顯著性(P=0.000),術(shù)后各個(gè)時(shí)間點(diǎn)實(shí)驗(yàn)組腱-骨界面的最大抗拉強(qiáng)度均顯著高于實(shí)驗(yàn)對(duì)照組及空白對(duì)照組,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.000)。實(shí)驗(yàn)組最大抗拉強(qiáng)度分別是實(shí)驗(yàn)對(duì)照組的170.76％、176.53％、179.55％。術(shù)后

14、2、4、8周各組腱-骨界面剛度差異均有顯著性(P=0.000),術(shù)后各個(gè)時(shí)間點(diǎn)實(shí)驗(yàn)組腱-骨界面的剛度均顯著高于實(shí)驗(yàn)對(duì)照組及空白對(duì)照組,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.000)。實(shí)驗(yàn)組剛度分別是實(shí)驗(yàn)對(duì)照組的140.99％、162.90％、209.99％。
　　 結(jié)論:1.兔肩袖損傷動(dòng)物模型可以作為研究rhBMP-2對(duì)腱-骨界面損傷后愈合影響的實(shí)驗(yàn)研究模型。
　　 2.rhBMP-2能夠在術(shù)后早期誘導(dǎo)腱-骨界面形成類似直接止點(diǎn)的特