糖皮质激素性骨坏死动物模型的构建

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(1辽宁医学院附属第一医院,辽宁锦州 121001;2第四军医大学西京医院)

糖皮质激素是骨坏死最常见的致病因素之一。然而,在以往实验研究中,单纯应用激素很难建立激素性骨坏死模型。2010年 10月,我们采用大剂量糖皮质激素局部注射联合全身应用糖皮质激素的方法,成功建立了激素性骨坏死新西兰兔模型。现报告如下。

1 材料与方法

1.1 实验动物 6月龄新西兰兔 10只,均为雌性,体质量(2.6±0.5)kg,常规喂养 1周后开始实验。

1.2 激素性骨坏死动物模型构建方法 常规备皮,碘酊、酒精消毒,铺无菌巾。用 16号骨髓穿刺针穿透右侧股骨大粗隆间部骨皮质向骨髓腔内缓慢注射地塞米松 9.68×10-3M,50 s注完,以后每间隔 24 h于耳缘静脉缓慢注射给药 5次,每次均给予地塞米松 7.5mg/kg。第 8周获取右侧粗隆间部骨组织标本,置于 10%中性甲醛溶液中固定 2周,混合脱钙液脱钙,梯度酒精脱水,石蜡包埋,制成厚度为 4μm的切片,HE染色,观察骨坏死情况。以出现空骨陷窝,骨细胞核固缩、核溶解为骨坏死。脂肪细胞细胞核消失则为脂肪细胞坏死。骨髓细胞出现溶解的细胞碎片、核固缩者为骨髓细胞坏死。纤维、肉芽组织和新生骨形成为修复表现。

2 结果

本组 5只实验兔股骨大粗隆间部可见坏死骨组织,为色泽增白区域及黄色区域(正常骨组织为黄褐色);组织学观察骨组织空骨陷窝形成;小梁骨之间脂肪细胞肥大,脂肪组织增生,压迫、取代红骨髓;骨髓纤维组织增生明显和新生骨形成。

3 讨论

大量研究发现,糖皮质激素全身应用容易导致骨坏死发生[1,2]。但是,对激素在骨组织内的局部作用研究较少,单纯应用激素能否导致骨坏死还存在争议。糖皮质激素引起骨坏死是多因素共同作用的过程,其机制是[3～5]:①激素能使成骨细胞的骨胶原合成速度减慢,并阻碍前成骨细胞向成骨细胞转变,同时直接刺激破骨细胞活动,间接地使甲状旁腺素分泌增多,从而减少钙从肠道吸收,影响肠道内钙的运送,使骨吸收增加,出现骨质疏松、骨小梁变细和消失。在此基础上,轻微压力易致骨小梁细微骨折,由于细微损伤的积累,骨组织对机械抵抗力降低,导致应力集中、从而出现塌陷,压缩区可见被压缩的髓细胞和毛细血管坏死,最终导致骨缺血性坏死。②激素疗法可导致血液凝固性增高。使骨内小静脉发生栓塞,形成骨内高压,导致骨微循环障碍而使骨缺血坏死;激素导致股骨头内小血管的炎症,影响骨细胞的血供,造成骨细胞内脂肪代谢障碍,使脂肪大量堆积,增加了骨内压又加速了骨细胞的死亡。此外,糖皮质激素还可通过破坏血管内皮细胞的11β羟脱氢酶 2(11β-HSD2)活性,增强血管紧张素Ⅱ的结合能力,血管紧张度增加[6],导致微循环异常,进一步导致骨缺血坏死[7,8]。

全身应用激素者骨坏死的发生与所接受的糖皮质激素的剂量有关。描述剂量的方式有日平均剂量、峰值剂量、累积剂量、持续时间等。有报道[5]认为激素日平均剂量、峰值剂量与骨坏死的发生有关,而与累积剂量、持续使用时间关系不大。大剂量应用糖皮质激素,即使持续时间很短,发生骨坏死的可能性也很大。大于 20 mg/d的剂量具有很高的骨坏死危险[1]。有学者[2]研究认为,糖皮质激素总剂量、每日最大剂量、持续使用时间均与骨坏死发生密切相关。虽然临床上无需骨内局部给予激素类药物,但通过骨组织内局部注射激素,能够使研究部位迅速达到所需的激素的高浓度;配合全身应用激素,更有利于维持激素的高浓度水平,有利于观察激素浓度对骨坏死发生的影响。

本研究在新西兰兔股骨大转子部位局部用药,初步观察了高浓度糖皮质激素对股骨粗隆部骨坏死发生的影响,结果显示,5例标本的病理表现符合骨坏死的特征,成功建立了糖皮质激素性骨坏死动物模型。初步证明大剂量糖皮质激素松质骨内局部注射配合全身应用糖皮质激素可直接作用于骨组织,导致骨坏死的发生。但糖皮质激素致骨坏死的确切机制还有待于深入研究。

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