同种异体新鲜半月板与骨软骨联合移植模型的建立及效果观察

周 预，刘玉杰，赵 斌

解放军总医院骨科，北京 100853

·短篇论著·

同种异体新鲜半月板与骨软骨联合移植模型的建立及效果观察

周 预，刘玉杰，赵 斌

解放军总医院骨科，北京 100853

同种异体移植；半月板；骨软骨；骨性关节炎

半月板是膝关节的重要组成部分，能吸收震荡、传递负荷，损伤后将发生关节软骨退变、剥脱、软骨下骨硬化，最终导致膝关节骨性关节炎[1-2]。胫骨平台骨折多合并半月板损伤，常并发严重的创伤性骨关节炎[3]，最终需行人工关节置换。本研究拟采用新鲜同种异体半月板与胫骨平台骨软骨联合移植的方法，治疗胫骨平台骨折合并半月板损伤，为临床防治骨关节炎提供依据。

材料和方法

实验动物健康新西兰白兔36只(解放军总医院实验动物中心提供)，雌雄不拘，体重2.4～2.6 kg。将36只兔随机分为A、B两组，每组18只。常规备皮后，1∶1速眠新氯胺酮混合液(0.3 ml/kg)肌肉麻醉。

造模方法A组右膝关节内侧纵行切开2.5 cm，横断内侧副韧带，显露内侧半月板，内侧胫骨平台下3 mm及髁间脊内侧缘截骨，将内侧半月板及内侧胫骨平台一并切取出来，保留半月板与胫骨平台相连的组织。将内侧半月板与胫骨平台骨软骨联合组织移植物取出，移植于另一只兔子的同一侧膝关节。取两枚直径1 mm克氏针平行胫骨平台由内向外交叉固定骨块，缝合内侧副韧带、关节囊及皮肤。术后肌注青霉素80万U，共3 d。B组取膝内侧半月板，两只兔子相互即刻交叉移植。用5个0号线将前角缝合于前交叉韧带胫骨止点，后角缝合于后交叉韧带胫骨止点，体部缝合于内侧副韧带，逐层缝合内侧副韧带及切口。麻醉、手术入路及术后处理同A组。

观察指标观察动物的精神、饮食及切口愈合情况。空气栓塞处死动物后，髌骨下缘横行切开关节，切断交叉韧带，观察滑膜、半月板、胫骨软骨及关节液。

软骨糖胺聚糖(glycosaminoglycans，GAG)的测定术后4、8、12周分别取A组移植胫骨平台前半部软骨，与B组移植半月板下内侧胫骨平台前半部软骨，参照Yang等[4]的方法测定每毫克干重软骨中GAG的含量。

组织学观察取右侧胫骨平台及半月板固定于4%多聚甲醛1周，15%EDTA-Na2溶液脱钙4周，用BMJ-1 组织包埋机(天津天利航空机电有限公司)行石蜡包埋，作5 μm厚连续切片，切片行HE染色。取半月板前角、体部和后角在X51生物显微镜(Olympus公司)的高倍镜下由浅层到深层各3个视野，用Image-Pro®Plus 5.0 image-analysis software图像分析软件行纤维软骨细胞计数。

统计学处理采用SPSS 12.0统计软件包进行分析。数据以均数±标准差表示，采用单因素方差分析，两两比较采用SNK检验，P<0.05为差异具有统计学意义。

结 果

一般情况所有实验动物无异常死亡，未见明显免疫排斥反应。 两组动物手术12 h后精神良好，进食量在2 d内恢复正常。A组术后3 d动物活动减少，关节肿胀，术后5～7 d动物跛行，10 d时自由行走，肿胀消失。除1例切口被咬开外，其余切口愈合良好。B组术后3 d动物活动少，7 d后自由行走。

大体观察A组4周滑膜增生覆盖移植半月板，半月板正常，移植的平台色灰白，骨块愈合，关节液少；8周半月板覆盖的滑膜减少，半月板萎缩，软骨表面略皱缩，关节液增多；12周半月板滑膜微少，半月板萎缩略减轻，软骨近正常，关节液丰富(图1)。B组4周滑膜增生覆盖移植半月板，半月板萎缩，半月板与滑膜交界处明显，软骨正常；8周半月板与滑膜愈合，软骨轻度退变；12周半月板萎缩减轻，软骨退变减轻。

GAG含量4周B组GAG增加明显多于A组(P<0.05)，8周A组GAG增加明显多于B组(P<0.05)，12周A组与B组GAG含量差异无统计学意义(P>0.05)(表1)。

表 1 术后两组不同时间软骨糖胺聚糖的含量

与A组比较，aP<0.05

组织学变化A组4周半月板纤维排列紊乱、纤维软骨细胞丰富(图2)，移植软骨表层细胞死亡，移植骨块与宿主愈合(图3)；8周半月板纤维软骨细胞减少，细胞间隙增大，软骨表面皱缩，细胞间隙增大，移植软骨的细胞数量增加；12周半月板纤维软骨细胞数量恢复，结构接近正常，软骨细胞排列较规则，已接近正常(图4)，软骨下骨已完成爬行替代(图5)。B组4周半月板结构良好，纤维软骨细胞明显减少(图6)，软骨表面欠平整，表层细胞排列不规则；8周半月板纤维软骨细胞数量增多，软骨部分不平整；12周半月板纤维软骨细胞数量继续增多，软骨部分修复，软骨细胞排列仍欠规则(图7)。术后4周A组移植半月板纤维软骨细胞数量明显多于B组(P<0.05)，术后8和12周，同期两组移植半月板中纤维软骨细胞数量差异无统计学意义(P>0.05)(表2)。

表 2 术后两组不同时间半月板纤维软骨细胞计数

与A组比较，aP<0.05

讨 论

半月板及骨关节软骨损伤是造成膝关节骨性关节炎的主要原因。胫骨平台骨折合并软骨、软骨下骨损伤和半月板损伤是创伤骨科常见的一种严重的损伤，是诱发创伤性骨关节炎的常见原因，目前尚无理想的治疗方法，最终需行人工关节置换手术。有报道采用新鲜骨软骨移植[5]和新鲜半月板移植[6]修复局部小的损伤。但是，对于青年人毁损性单间室骨、软骨和半月板损伤，至今尚无更加有效的方法。如何解决胫骨平台粉碎骨折合并半月板严重损伤，是当今研究的重要课题。本研究采用半月板及骨软骨联合移植的方法，一次性修复胫骨平台粉碎骨折与半月板损伤，结果显示代表软骨活性的软骨GAG含量在4周时增加，表明软骨处于修复阶段，8周时达到高峰，12周修复接近完成阶段，GAG含量趋近正常。

本研究显示半月板纤维软骨细胞数量先减少后逐渐增加，表明其逐渐被宿主细胞爬行替代。Arnoczky等[7]认为细胞数量的增多是因为宿主滑膜细胞移行进入移植的半月板。本研究采用的软骨下骨厚度不足3 mm，无明显免疫排斥反应，且12周时软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势必增加，故新鲜半月板、软骨和软骨下骨复合物的免疫原性尚有待于进一步研究。

本研究成功建立了同种异体新鲜半月板与骨软骨联合移植动物模型，且修复了半月板合并胫骨平台骨软骨缺损，结果表明新鲜半月板与胫骨平台骨软骨联合移植，对防治创伤性骨性关节炎具有一定的疗效，为临床应用打下了基础。

(本文图1～7见插图第8、9页)

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

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刘玉杰 电话：010-66938106，电子邮件：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重点项目(2007AA021902)

2010-05-27)