硫酸软骨素调配海藻酸钠复合胶对兔骨折愈合的影响

陈燕超 陈泽华 张建新

(厦门市第二医院，福建 厦门 361021)

硫酸软骨素调配海藻酸钠复合胶对兔骨折愈合的影响

陈燕超 陈泽华1张建新2

(厦门市第二医院，福建 厦门 361021)

目的探讨海藻酸钠复合胶中加入硫酸软骨素对兔骨折愈合的影响。方法新西兰大白兔72只，适应性喂养1 w，随机分为胶1组、胶2组、丝线组和模型组，每组18只。无菌手术条件下在桡骨上造成一大小为0.8 cm×0.4 cm蝶形骨块，其中胶1组用A胶(海藻酸钠∶羧甲基纤维素钠：硫酸软骨素=6.0∶2.5∶0.75)黏接固定，胶2组用B胶(海藻酸钠∶羧甲基纤维素钠=6.0∶2.5)黏接固定，并在黏接处滴饱和氯化钙溶液5滴，使胶表面形成一层海藻酸钙膜；丝线组以4号丝线将骨块捆扎固定；模型组将骨块放至原位置，不做任何固定；逐层缝合切口，用无菌敷料包扎。术后2 w、4 w和6 w分别对胶1组、胶2组、丝线组、模型组拍摄X线片，观察骨折愈合情况，然后各组于各时间段处死6只取出骨折端进行骨痂组织切片HE染色，镜下观察不同时间段各组骨痂生长情况；采集骨折局部皮下组织，酶联免疫吸附试验(ELISA)检测不同时间段各组骨折局部皮下组织中骨形态发生蛋白(BMP)、白细胞介素(IL)-6含量。结果术后X线片：胶1组、胶2组术后6 w骨折骨性愈合，位线良好；丝线组骨折线基本消失，骨干外形成陈旧性骨折影；模型组骨折畸形愈合，可见明显骨缺损。HE染色：胶1组、胶2组术后骨软细胞成骨活跃，炎症反较轻，丝线组和模型组肉芽组织增生明显，炎症反应较重。术后2、4、6 w时骨折局部皮下组织中IL-6、BMP的ELISA检测：骨折局部皮下组织中BMP的含量均为胶1组>胶2组>丝线组>模型组(P<0.05)；IL-6的水平以丝线组最高(P<0.05)，胶1组、胶2组和模型组之间无统计学差异(P>0.05)。结论海藻酸钠和羧甲基纤维素钠的复合胶能有效黏合小骨折块，炎症反应小；硫酸软骨素能促进骨折愈合过程中BMP的表达，在海藻酸钠和羧甲基纤维素钠的复合胶中加入一定比例的硫酸软骨素制成的新型骨黏合剂更有利于骨折的愈合。

海藻酸钠；羧甲基纤维素钠；骨黏合剂；硫酸软骨素；骨形态发生蛋；骨折

对骨折中粉碎的骨碎片，传统方法一般采用骨片钉、克氏针等固定，骨碎片的拼凑、固定不仅延长了手术时间，同时有骨碎片再次碎裂的风险，而且术后内固定物需再次手术取出。随着科技的发展，医用黏合剂黏合骨碎片使骨碎片复位更简便，因而临床应用越来越普遍〔1〕。医用黏合剂在生物力学上能达到理想的固定强度〔2〕，同时能填补少量骨缺损，有效避免传统植骨和骨折延迟愈合及中愈合等并发症〔3〕。前期研究表明，海藻酸钠为主体的复合胶的黏合强度介于瓜尔胶和羧甲基纤维素钠之间，对小骨块可以起到良好固定作用，且无明显毒副作用〔4～7〕。本实验将海藻酸钠、羧甲基纤维素钠复合胶中加入一定比例硫酸软骨素，制备新型骨黏合剂，通过观察其黏合骨碎片对兔骨折愈合影响。

1 材料和方法

1.1动物和材料 72只新西兰大白兔，普通级，雌雄各半，体重2.3～2.5 kg，由上海申旺动物养殖场提供，许可证号：SCXK(沪)2002-0011；海藻酸钠(天津市福晨化学试剂厂，分析纯A.R)；羧甲基纤维素钠(国药集团化学试剂有限公司，化学纯CP)；骨形态发生蛋白(BMP)、白细胞介素(IL)-6酶联免疫吸附试验试剂盒(博奥森生物科技有限公司)；无水氯化钙(浙江衡州市宏远化试厂，分析纯A.R)；注射用青霉素钠(福建汇天生物药业有限公司)；300MA X线放射机(北京医疗器械公司)；PYX-DHS恒温箱(上海跃进医疗器械厂)；CUT4060石蜡切片机(Leica，德国)；BH-2光学显微镜(OLYMPUS，日本)；101A-2真空干燥箱(上海实验仪器总厂)。

1.2分组和造模 新西兰大白兔72只，适应性喂养1 w，随机分为胶1组、胶2组、丝线组和模型组，每组18只。用速眠新+氯胺酮以1∶1(2 ml∶2 ml)配成麻醉剂按0.3 ml/kg肌肉注射麻醉，用8%硫化钠给兔左前肢脱毛。将兔子固定在手术台上，用碘伏消毒，铺巾。无菌条件下，取左前臂中段切口，显露尺桡骨，先将线锯穿进尺桡骨间，以桡骨内上至外下方向将桡骨锯成一斜形骨折，然后用咬骨钳将骨折近端断面咬下，造成一大小为0.8 cm×0.4 cm蝶形骨块，其中胶1组斜形骨折及蝶形骨块用A胶(海藻酸钠：羧甲基纤维素钠∶硫酸软骨素=6.0∶2.5∶0.75)黏接固定，胶2组斜形骨折及蝶形骨块用B胶(海藻酸钠∶羧甲基纤维素钠=6.0∶2.5)黏接固定，并在黏接处滴饱和氯化钙溶液5滴，使胶表面形成一层海藻酸钙膜；丝线组以4号丝线先固定骨干斜形骨折，再绕过桡骨和骨块，将骨块捆扎固定；模型组将骨块放至原位置，不做任何固定；逐层缝合切口，用无菌敷料包扎。术后连续5天青霉素钠(每天80万U)肌注，预防感染。剔除术后死亡(胶1组和对照组各1只)和术后感染的兔(对照组和模型组各1只)，68只进入实验范围，其中胶1组17只、胶2组18只、丝线组16只和模型组17只。

1.3观察指标 术后2 w、4 w和6 w分别对胶1组、胶2组、丝线组、模型组拍摄X线片，观察骨折愈合情况，然后各组处死6只取出骨折端进行骨痂组织切片HE染色，镜下观察不同时段各组骨痂生长情况；采集骨折局部皮下组织，ELISA检测不同时间段各组骨折局部皮下组织BMP、IL-6含量。

1.4统计学方法 采用SPSS18.0软件进行单因素方差分析及非参数检验。

2 结 果

2.1术后X线片结果 术后2 w四组均未见到明显骨痂生成，胶1组和胶2组均可见骨折断对位良好，骨折线清晰可见，骨折块固定在位；丝线组正位片可见小骨折块移位，桡骨干断端无明显移位；而模型组骨折断端分离，小骨折块明显移位。术后4 w，胶1组与胶2组均可见骨块位置基本正常，桥接骨痂穿过骨折线，骨折线模糊，内外骨痂开始塑形改造；丝线组骨块位置基本正常，桥接骨痂穿过骨折线，小骨块吸收，骨折端稍见畸形；模型组小骨折块分离，骨折线清晰，主骨干与尺骨由桥接骨痂连接。术后6 w时，胶1组与胶2组均可见骨折线消失，骨干外形连续，骨髓腔已基本恢复；丝线组骨折线基本消失，骨干外形成陈旧性骨折影，骨髓腔已基本恢复且较规则；模型组骨折畸形愈合，可见明显骨缺损。见图1。

2.2各组各时段骨痂切片病理学观察 术后2 w，胶1组可见不规则编织骨形成，断端由大量纤维组织及软骨细胞填充，成骨细胞较多；胶2组断端可见不规则骨小梁，大量炎性肉芽组织及软骨细胞形成，少量胶残留，胶周围可见少量淋巴细胞和红细胞浸润；丝线组表现为骨折间隙纤维组织向骨痂过渡，并可见少量软骨细胞；模型组可见坏死骨组织被大量炎细胞包绕，少量纤维结缔组织。术后4 w时，胶1组可见骨小梁增大，向断端长入，大片软骨带形成，软骨细胞成骨活跃；胶2组可见骨小梁增大增粗，向断端长入，多核细胞包绕残存胶及坏死组织；丝线组表现为骨间隙被骨小梁及纤维肉芽组织填充连接，丝线周围大量多核巨细胞；模型组可见断端分离，分离骨块被吞噬细胞包围，分离断仅由纤维肉芽组织连接，可见较小软骨细胞。术后6 w时，胶1组、胶2组和丝线均可见骨性骨痂形成，胶1组可见大量成熟骨细胞，髓腔中见到大量髓细胞，中无胶残留；胶2组也可见大量成熟骨细胞，无胶残留；丝线组断端为骨性骨痂连接，骨小梁排列不规则，胶原纤维排列致密，丝线周围少量炎细胞；模型组断端分离，纤维肉芽组织填充，见少量骨性骨痂及骨细胞。见图2。

2.3各组各时段骨折局部皮下组织BMP、IL-6含量比较 术后2、4、6 w时骨折局部皮下组织中BMP的含量胶1组>胶2组>丝线组>模型组(P<0.05)；IL-6的水平以丝线组最高(P<0.05)，胶1、胶2组和模型组之间无统计学差异(P>0.05)，见表1，表2。

图2 各组不同时段骨痂生长情况(HE，×100)

组别n术后2w术后4w术后6w胶1组17324.6±28.061)2)3)360.6±23.091)2)3)279.3±24.121)2)3)胶2组18216.03±27.042)3)324.2±14.072)3)251.3±30.432)3)丝线组16160.3±32.163)263.3±25.533)206.4±16.033)模型组17102.2±26.53203.0±31.52120.2±52.41

与胶2组比较：1)P<0.05；与丝线组比较：2)P<0.05；与模型组比较：3)P<0.05

表2 各组不同时段骨折局部皮下组织IL-6含量比较

与丝线组比较：1)P<0.05

3 讨 论

海藻酸盐在钙离子存在时通过交联作用形成开放晶格的水凝胶，凝胶的晶格为细胞提供支撑，这种结构和机体的细胞外基质相似，可使细胞在其中立体排列生长，其成骨效率高〔8〕，同时海藻酸钠凝胶还能够促进骨髓间充质干细胞向成骨细胞分化〔9〕，是一种良好骨组织工程支架材料，可作为骨组织工程载体。海藻酸钠胶配以羧甲基纤维素钠制成的复合胶具有吸收性良好、无毒、无免疫原性及生物相容性良好等特点，可作为良好的生物胶材料，体外实验及动物实验发现该胶具有较好的黏合力，并有一定的促进骨折愈合的能力，是一种良好的骨黏合剂〔10，11〕。而有研究表明，在海藻酸钠水凝胶中加入其他生物相溶性物质能显著促进成骨细胞的细胞黏附和增殖〔12〕。以上所述，在海藻酸钠复合胶中加入一定比例促进骨组织形成的物质或许能进一步增强其促进骨折愈合的能力。

硫酸软骨素是细胞外基质分子的重要组成部分，在促进骨组织生成中起重要作用。同时硫酸软骨素能诱导成骨细胞的生长、增殖和黏附，改善的BMP承载系统，使BMP 能在组织局部聚集成较高的浓度，从而有利于新骨的形成〔13〕。因此，硫酸软骨素作为天然骨骼的3种基本成分之一，被应用于骨修复材料中〔14〕。且有研究表明添加硫酸软骨素的人工骨成骨速度、成骨范围及Ⅰ型胶原分泌量均优于未添加该物质的人工骨〔15，16〕。临床实验也证实硫酸软骨素-A能促进成骨细胞的分化，加速种植体周骨质的矿化〔17〕。本文结果表明，海藻酸钠为主体的复合胶能有效黏合小骨折块，促进BMP的表达，而且炎症反应低于丝线；硫酸软骨素能促进骨折愈合过程中BMP的表达。因此，在海藻酸钠和羧甲基纤维素钠的复合胶中加入一定比例的硫酸软骨素制成的新型骨黏合剂更有利于骨折的愈合。

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〔2016-10-30修回〕

(编辑 曹梦园)

R683.4

A

1005-9202(2017)18-4449-04；doi：10.3969/j.issn.1005-9202.2017.18.008

福建省卫生教育联合攻关项目(WKJ2008-2-38)

1 福建中医药大学 2 厦门市中医院

张建新(1967-)，男,博士,副教授,硕士生导师，主要从事骨缺损修复研究。

陈燕超(1985-)，男，硕士，主治医师，主要从事中医药治疗骨与关节损伤研究。