自體游離骨膜移植修復(fù)家兔關(guān)節(jié)軟骨缺損的形態(tài)學(xué)研究(一)

1、自體游離骨膜移植修復(fù)家兔關(guān)節(jié)軟骨缺損的形態(tài)學(xué)研究(一)    【摘要】 目的觀察并分析移植自體游離骨膜修復(fù)家兔關(guān)節(jié)軟骨缺損的形態(tài)學(xué)變化過程.方法在18只中國家兔雙側(cè)膝關(guān)節(jié)股骨髕面上制作6.0mm×3.0mm大小的全層關(guān)節(jié)軟骨缺損模型，行脛骨內(nèi)側(cè)面骨膜片移植，利用顯微鏡及圖像分析技術(shù)觀察股骨髕面關(guān)節(jié)軟骨缺損修復(fù)的形態(tài)學(xué)變化.結(jié)果術(shù)后第4周時，自體游離骨膜組可見明顯的軟骨陷窩及同源細(xì)胞群，第12周時，細(xì)胞密度降低，基質(zhì)增多，接近正常透明軟骨的特征.自體游離骨膜移植組在術(shù)后第4，8，12周時平均單個軟骨細(xì)胞面積與對照組相比較均有顯著性差異.結(jié)論移植自

2、體游離骨膜可修復(fù)關(guān)節(jié)軟骨缺損，其過程可分為細(xì)胞分化增殖期、幼稚軟骨形成期及軟骨改造塑形期等3個階段. 【關(guān)鍵詞】 骨膜 移植 自體 兔Study of morphological changes in repairing articular cartilage defects with transplanting autologous free periosteumABSTRACT:OBJECTIVETo observe and analyze the process of morphological changes in repairing articular cartilage defec

3、ts with transplanting autologous free periosteum.METHODSUsing the models of 6.0mm×3.0mm of full thickness of articular cartilage defects on the patellar surface of femur established in 18 cases of knee joint of Chinese rabbits, the autologous free periosteum was transplanted into the facies med

4、ialis tibiae, and the morphological changes were observed in repairing articular cartilage defects with transplanting autologous free periosteum on the patellar surface of the femur by microscope and image analysis.RESULTSDistinct cartilage hollows and homologous cell mass were revealed when 4 weeks

5、 after operation. The characteristics similar with normal hyaline cartilage were revealed by decreasing of cell density and increasing of cell matrix when 12 weeks after operation in the transplanting group of autologous free periosteum. There were significant differences between the transplanting g

6、roup of autologgous free periosteum and control group on the single cartilage cell area when 4 weeks, 8 weeks and 12 weeks after operation respectively.CONCLUSIONThe transplantation of autologous free periosteum could repair articular cartilage defect, and its course can be devided into three period

7、s, including cell differentiation and proliferation, formation of immature cartilage and the cartilage transformation and shaping.Key words:periosteum;transplantation, autologous;rabbits關(guān)節(jié)軟骨缺損的移植修復(fù)是熱點研究課題，本實驗在中國家兔股骨髕面建立了自體游離骨膜移植修復(fù)關(guān)節(jié)軟骨缺損模型，并利用顯微鏡及圖像分析技術(shù)觀察并分析了自體游離骨膜修復(fù)關(guān)節(jié)軟骨缺損的形態(tài)學(xué)變化，旨在為自體游離骨膜移植的臨床應(yīng)用提供實驗依

8、據(jù).1 材料與方法1.1 動物與分組 選取體重為（2.15±0.30）kg的健康中國家兔18只，雌雄不限.利用自制手術(shù)刀在家兔股骨髕面制作6.0mm×3.0mm大小的股骨髕面全層軟骨缺損模型，深度以均勻出血為準(zhǔn)，共36側(cè).隨機選擇28側(cè)為自體游離骨膜移植組，在關(guān)節(jié)軟骨缺損區(qū)內(nèi)鋪蓋從脛骨內(nèi)側(cè)面銳性剝離的8.0mm×4.0mm大小的骨膜片，使生發(fā)層朝向關(guān)節(jié)腔，用6號縫合線將四角縫合于膝關(guān)節(jié)面周圍的結(jié)締組織上；選擇8側(cè)為無移植對照組，其關(guān)節(jié)軟骨缺損區(qū)內(nèi)未植入任何組織.1.2 標(biāo)本制作 分別于術(shù)后等1，2，4，8，12周時取材，行常規(guī)蘇木精伊紅染色、阿爾辛藍過碘酸雪夫反應(yīng)

9、及阿爾辛藍麗春紅組合染色.1.3 觀測方法 利用日本OLYMPUS光學(xué)顯微鏡對移植組織標(biāo)示修復(fù)細(xì)胞的形態(tài)變化進行觀察，并采用北京航空航天大學(xué)產(chǎn)CMIAS008型多功能真彩病理顯微圖像分析儀測量單個軟骨細(xì)胞的面積.每塊標(biāo)本分別在高倍鏡下取3個視野，計算再生細(xì)胞面積平均值作為每塊標(biāo)本的參數(shù)值，進行定量分析.2 結(jié)果2.1 光學(xué)顯微鏡觀察 術(shù)后第1周自體游離骨膜移植組標(biāo)本移植骨膜增生，生發(fā)層骨原細(xì)胞大量增生、分化，體積變大，多呈扁橢圓形，核大，呈卵圓形，染色較深，胞質(zhì)嗜堿性；對照組標(biāo)本缺損區(qū)內(nèi)形成較薄的肉芽狀組織.第2周時，自體骨膜移植組標(biāo)本游離骨膜明顯增厚，細(xì)胞密度增加，呈圓形或卵圓形，核大，偏居

10、一側(cè)，偶爾可見較小的軟骨囊、軟骨陷窩及雙細(xì)胞；對照組標(biāo)本深層可見小血管形成，周圍見成纖維細(xì)胞，在淺層有散在的扁橢圓形細(xì)胞.第4周時，自體游離骨膜組標(biāo)本細(xì)胞密度降低，基質(zhì)增多，可見明顯的軟骨陷窩和同源細(xì)胞群(圖1)；對照組標(biāo)本淺層細(xì)胞明顯增多，體積較小，呈卵圓形，核較大，胞質(zhì)少.第8周時，自體游離骨膜移植組標(biāo)本淺層可見多層卵圓形細(xì)胞，隨深度的增加體積逐漸變大，中間層和深層細(xì)胞垂直于表面排列，多個細(xì)胞成行位于軟骨陷窩內(nèi)，細(xì)胞大小不一，形態(tài)各異，胞質(zhì)豐富，呈嗜堿性，基質(zhì)增多，軟骨囊明顯，PAS反應(yīng)呈陽性(圖2)；對照組標(biāo)本成纖維細(xì)胞增多，基質(zhì)中膠原纖維明顯增多，散落的軟骨細(xì)胞減少，大部分位于淺層，僅

11、少部分散在于中間層.第12周時，自體游離骨膜移植組標(biāo)本細(xì)胞密度降低，基質(zhì)增多并有少量的膠原纖維，接近正常透明軟骨的特征；對照組標(biāo)本大部分被瘢痕組織修復(fù)，在淺層仍可見體積較小的軟骨細(xì)胞(圖3).2.2 圖像分析 術(shù)后第4周時，自體游離骨膜移植組再生組織中的平均單個軟骨細(xì)胞面積明顯增大，第8，12周時則減少；對照組標(biāo)本平均單個軟骨細(xì)胞面積變化不明顯.第4，8，12周時對照組標(biāo)本平均單個軟骨細(xì)胞面積與自體游離骨膜移植組比較均有顯著性差異(P0.05)，見表1.表1 術(shù)后不同時間單個軟骨細(xì)胞面積3 討論近年來，眾多學(xué)者通過游離骨膜移植修復(fù)關(guān)節(jié)軟骨缺損的研究證明了骨膜可生成關(guān)節(jié)軟骨1.在胚胎發(fā)育過程中，

12、骨膜是由軟骨膜衍化而來，兩者的生發(fā)層均含有未分化間充質(zhì)細(xì)胞，組織結(jié)構(gòu)存在某些相似性.未分化間充質(zhì)細(xì)胞具有分化為骨細(xì)胞及軟骨細(xì)胞的雙重能力2，而它的分化趨勢決定于周圍環(huán)境，在一定條件下，不僅骨膜內(nèi)的未分化間充質(zhì)細(xì)胞可化生為關(guān)節(jié)軟骨，且骨膜生發(fā)層的骨原細(xì)胞在低氧環(huán)境中亦可化生為關(guān)節(jié)軟骨3.骨膜被移植到關(guān)節(jié)腔后，在低氧環(huán)境和滑液的營養(yǎng)及局部應(yīng)力條件下，原處于靜止?fàn)顟B(tài)的細(xì)胞可迅速增殖分化為軟骨母細(xì)胞，后者分泌細(xì)胞間質(zhì)并被包埋而成為軟骨細(xì)胞，移植的骨膜逐漸化生為軟骨組織4.本實驗結(jié)果表明，移植到缺損區(qū)的自體游離骨膜均化生為透明軟骨.移植骨膜內(nèi)的未分化間充質(zhì)細(xì)胞和生發(fā)層細(xì)胞增殖分化為軟骨組織是一個連續(xù)的過

13、程，根據(jù)組織形態(tài)學(xué)特點可分為3個階段：1）細(xì)胞分化增殖期，移植后第1，2周，骨膜增生增厚，生發(fā)層的骨原細(xì)胞和未分化間充質(zhì)細(xì)胞增殖分化成橢圓形或卵圓形細(xì)胞，核較大，染色深，胞質(zhì)呈嗜堿性；2）幼稚軟骨形成期，移植后第28周，在新生組織中可見大量幼稚軟骨細(xì)胞及透明軟骨細(xì)胞簇，從表到里，細(xì)胞體積逐漸變大，可見軟骨囊和軟骨陷窩，基質(zhì)逐漸增多，可見有中性黏液物質(zhì)和膠原纖維出現(xiàn)，與周圍組織連接較好；3）軟骨改造塑形期，移植后812周，細(xì)胞周圍出現(xiàn)明顯的軟骨陷窩和軟骨囊，新生軟骨的厚度、細(xì)胞密度及細(xì)胞排列接近于正常關(guān)節(jié)軟骨，并與周圍正常軟骨間完全連接，表面光滑.【參考文獻】1 雷學(xué)峰，王強，楊古義，等.兔自體游離骨膜移植修復(fù)關(guān)節(jié)軟骨缺損的遠期效果觀察J.濟