普伐他汀灌胃与股骨头局部给药对兔激素性股骨头坏死的干预效果比较

梁红锁，杨业静，刘雷，杜勇军，农桔安，杜畅

南宁市第二人民医院关节外科，南宁530031

股骨头坏死（ONFH）是常见的骨科疾患，其中激素性股骨头坏死（SONFH）位居首位，占ONFH的45.6%［1］。SONFH好发于青壮年，在其发病早期如未进行有效干预，大部分患者在2～5年内发生股骨头塌陷，导致严重的髋关节疼痛、活动障碍，常需接受人工全髋关节置换术。尽管目前人工髋关节置换取得了良好的临床疗效，但对于青壮年患者而言，可能在初次髋关节置换术后面临一次或多次翻修，对患者造成巨大的经济压力和沉重的精神负担。因此，探索有效的方法来早期干预SONFH，延缓甚至避免关节置换具有重要意义。近年研究发现，他汀类药物除传统的降脂作用外，还具有促血管形成、促成骨等非降脂作用。动物实验显示，他汀类药物口服可有效干预早期SONFH，取得了较好的效果［2-3］。由于他汀类药物口服后经过肝脏的首过效应，其作用于骨组织的浓度显著降低，如果要达到其有效治疗浓度，势必加大给药剂量，如此长期给药，该类药物的不良反应将进一步增加，导致其临床应用受限。股骨头髓芯减压是股骨头坏死微创方法，常作为其他手术治疗手段的基础，如能在髓芯减压时局部一次性给药，将减少患者长期服药的经济负担以及潜在的肝肾毒性，具有给药方便、易调控、患者依从性好等优点，符合微创外科操作理念，故本研究于2018年1月—2019年12月对兔SONFH采用普伐他汀股骨头局部给药，与灌胃给药相比较，观察其治疗效果，旨在为临床治疗提供实验依据。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 动物健康成年新西兰白兔40只，雌雄各半，体质量2.5～3.0 kg，由广西医科大学实验动物中心提供，动物许可证编号：SYXK（桂）2014-0003。所有动物在同一室内单笼定量饲料喂养。室温20～22℃，湿度40%～60%，维持室内自然光照及良好通风。适应性喂养2周用于实验。

1.1.2 药物与试剂大肠杆菌内毒素（LPS）、戊巴比妥钠均购自美国Sigma公司，甲强龙（MPS）购自美国辉瑞制药公司，普伐他汀钠购自上海现代制药股份有限公司。

1.2 模型制备与干预参照文献［4］方法制备 SONFH模型。经兔耳缘静脉注射10 µg/kg LPS，24 h后臀肌注射20 mg/kg MPS 3次，每次间隔24 h。6周后，采用随机数字表法将动物分为A、B、C、D四组，每组各10只。A组给予常规饲料喂养，不予特殊处理；B组给予普伐他汀1.2 mg/kg灌胃，1次/天；C组先进行股骨头髓芯减压，减压方法参照文献［5］，然后在减压通道内植入明胶海绵；D组先进行股骨头髓芯减压，然后在减压通道内植入含10 mg普伐他汀（60Co辐照灭菌）的明胶海绵。

1.3 股骨头MRI检查分别于造模后第10、14周，每组各随机抽取2只兔，以3%戊巴比妥钠麻醉。取俯卧位，双后肢伸直，以布带固定于特制木板。采用Siemens超导型磁共振成像系统MAGNETOM Verio 3.0 T扫描仪，关节线圈，常规SE序列T1WI（TR/TE=490/14 ms），T2WI（TR/TE=2 632/96 ms），矩阵168×320，层厚2 mm，层间隔0.3 mm。T1WI表现为点、线、片状低信号或T2WI表现为点、线、片状高信号确认为股骨头坏死。观察股骨头内信号改变情况、病灶大小、髋关节积液情况。

1.4 股骨头组织病理学检查分别于造模后第10、14周，每组各取5只兔，以空气栓塞法处死，取左侧股骨头标本进行病理学观察。将股骨头置于10%甲醛溶液固定，加入硝酸脱钙3 d，石蜡包埋，制成5µm切片，进行HE染色。光镜下观察骨小梁、骨细胞、脂肪细胞等髓腔内容物变化情况。每个标本任选一张切片，光镜下随机选取5个高倍视野，每个视野计数20个骨细胞中的空骨陷窝数，计算该股骨头的空骨陷窝率，空骨陷窝率=空骨陷窝数量/20×100%。

1.5 统计学方法采用SPSS21.0统计软件。计量资料以±s表示，多组间比较采用单因素方差分析，组间两两比较采用SNK检验。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 各组股骨头MRI检查结果A组造模后10周，股骨头T1WI呈片状低信号，T2WI为片状高信号，伴关节内大量积液；造模后14周，股骨头内异常信号面积较前稍减小，关节内积液稍减少。B组造模后10周，股骨头T1WI呈线状低信号，T2WI为线状高信号，关节内有少量积液；造模后14周，股骨头内坏死面积较前减小，关节内仍有少量积液。C组造模后10周，股骨头内可见T1WI片状低信号、T2WI片状高信号，伴关节内中等量积液；造模后14周，股骨头内异常信号面积较前稍减小，关节内积液稍减少。D组造模后10周，股骨头T1WI呈点、线状低信号，T2WI为点、线状高信号，关节内有少量积液；造模后14周，股骨头内异常信号面积较前减小，关节内有少许积液。

2.2 各组股骨头组织病理学检查结果A组造模后10周，股骨头内髓腔内可见大量坏死骨组织，骨小梁稀疏，脂肪细胞明显增生，空骨陷窝数多；造模后14周，股骨头内坏死组织较前稍减少，有少量纤维及新生骨组织形成，可见较多空骨陷窝。B组造模后10周，股骨头内可见少量坏死骨组织，脂肪细胞轻度增生，部分骨小梁断裂，可见少量空骨陷窝；造模后14周，股骨头内仍有少量坏死骨组织，可见大量新生骨小梁，空骨陷窝少见。C组造模后10周，股骨头内有较多坏死骨组织及脂肪细胞增生，骨小梁断裂、紊乱，可见大量空骨陷窝；造模后14周，股骨头内有较多坏死骨组织，可见少量新生骨小梁形成，空骨陷窝数较前稍减少。D组造模后10周，股骨头内有少量坏死骨组织，可见脂肪细胞增生，骨小梁排列较整齐，有少量空骨陷窝；造模后14周，股骨头内坏死组织及空骨陷窝数较前明显减少，可见大量新生骨小梁形成，偶见空骨陷窝。

2.3 各组造模后10、14周空骨陷窝率比较造模后10、14周，A、C两组空骨陷窝率均高于B、D两组（P均<0.05），其中A、C两组空骨陷窝率比较差异无统计学意义（P均>0.05），B、D两组比较差异亦无统计学意义（P均>0.05），见表1。

表1 各组造模后10、14周空骨陷窝率比较（%，±s）

表1 各组造模后10、14周空骨陷窝率比较（%，±s）

注：与A组比较，*P<0.05；与C组比较，△P<0.05。

组别A组B组C组D组n 5 5 5 5造模后10周33.18±5.26 16.85±3.42*△32.76±4.91 15.98±3.35*△造模后14周26.37±4.38 13.65±2.54*△25.94±4.62 12.86±2.29*△

3 讨论

糖皮质激素广泛用于治疗系统性红斑狼疮、肾病综合征等疾病，长期或大剂量使用激素易导致SONFH发生。SONFH的发病机制尚未完全阐明，因激素导致机体脂质代谢紊乱进而引发SONFH的观点得到普遍认可。MOTOMURA等［6］报道，对兔单次肌注大剂量MPS（40 mg/kg）后，与低剂量组相比，其SONFH模型制作成功率达96%，且均伴发高脂血症。KABATA等［7］报道，应用MPS干预2周后即可诱发兔SONFH，与同期正常对照组相比，骨坏死组内甘油三酯、总胆固醇和游离脂肪酸等水平明显升高。高脂血症中的脂肪栓子易附着于动脉管壁上，加之激素引起脂质在脂肪细胞内过度沉积而出现脂肪细胞肥大、增生，致使半封闭的股骨头髓腔内压力增高及微循环障碍，最终导致股骨头内骨组织缺血、坏死。他汀类药物是3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶抑制剂，其作为胆固醇合成限速酶，广泛用于防治高脂血症、冠心病、脑梗死等疾病。动物实验表明，SONFH大鼠给予普伐他汀灌胃后，与模型组相比，股骨头髓腔内脂肪细胞面积明显减小，骨坏死发生率显著降低［8-9］。动物实验表明，普伐他汀灌胃能有效促进兔激素性坏死股骨头内相关成骨因子的表达，加速坏死骨组织的修复［10-12］。他汀类药物口服后经过肝脏首过效应，其进入血液循环中的浓度更低，如长期或大剂量应用，则此类药物引发的肝肾功能损害、横纹肌溶解及肌痛等不良反应将进一步加重，致使其临床应用受限。

与口服相比，股骨头局部给药可显著增加骨组织内的药物浓度，使其更直接、更快速地作用于病变部位，实际疗效可能会更好。李立平等［13］报道，对桡骨大段缺损患者，以磷酸钙骨水泥复合辛伐他汀修复后，与单独植入磷酸钙骨水泥修复相比，患者骨痂生长及骨质连续情况明显更佳，认为辛伐他汀局部用药具有促成骨作用。PAPADIMITRIOU等［14］在兔股骨缺损局部加入辛伐他汀，发现其能显著促进骨质缺损的愈合和修复。ISHIHARA等［15］在一项大鼠脊柱融合的研究中发现，与自体髂骨联合明胶支架移植相比，自体髂骨联合负载辛伐他汀的明胶支架能更有效地促进术区新骨形成，脊柱融合率显著提高。骨形成蛋白（BMP）是一类可单独在局部诱导成骨的生长因子，其中以BMP-2活性最为显著。我们的前期研究表明，普伐他汀局部给药可上调兔激素性坏死股骨头内BMP-2 mRNA表达［16］。本研究采用普伐他汀灌胃与局部给药两种不同给药方式，比较其干预兔SONFH效果。MRI显示A、C两组股骨头坏死面积较大，关节内有较多积液，病理检查示股骨头髓腔内仅有少量新骨形成，空骨陷窝率较高。同期B、D两组中，MRI显示股骨头坏死面积减小，关节内积液较少，病理学检查表明术后各时间点股骨头内有较多新生骨组织形成，且随着时间延长，新骨形成逐步增加，与同期A、C两组相比，B、D两组空骨陷窝率明显减小，表明普伐他汀灌胃与局部给药均能有效促进兔激素性坏死股骨头的修复，是治疗兔SONFH的有效方法。

综上所述，与普伐他汀长期灌胃相比，其单次局部给药亦能有效干预兔SONFH，加速坏死股骨头的修复，为将来普伐他汀局部用药治疗SONFH提供了一种新的思路。