關(guān)節(jié)軟骨損傷再生修復的組織學研究

1、關(guān)節(jié)軟骨損傷再生修復的組織學研究                 作者：李成付 陳曉藝 沈恒光 王杰 唐成林 孫丹舟【關(guān)鍵詞】 關(guān)節(jié)摘要：目的：制作不同程度關(guān)節(jié)軟骨損傷的動物模型，對關(guān)節(jié)軟骨損傷后軟骨再生修復的組織學及超微結(jié)構(gòu)進行系統(tǒng)研究。方法：選用 1 歲齡健康Leghorn雞 20 只，隨機分四組。甲組：切取左側(cè)髖臼3×4mm全層軟骨,再植回原處固定；乙組：切除左側(cè)髖臼3×4mm全層軟骨；丙組：切除左側(cè)髖臼6&#

2、215;8mm全層軟骨；丁組：切除左側(cè)全部髖臼軟骨。健康右側(cè)髖臼為對照組。飼養(yǎng)7個月，一次宰殺，行肉眼、光鏡、電鏡觀察。結(jié)果：甲組髖臼軟骨損傷處完全修復；乙組軟骨缺損區(qū)為纖維軟骨再生修復；丙組與丁組髖臼軟骨缺損區(qū)主要被纖維組織充填。結(jié)論：我們認為關(guān)節(jié)軟骨再生修復能力有限，關(guān)節(jié)軟骨再生修復程度與關(guān)節(jié)軟骨損傷程度、有無關(guān)節(jié)軟骨缺損以及關(guān)節(jié)軟骨缺損程度密切相關(guān)。關(guān)鍵詞：關(guān)節(jié)軟骨；損傷；再生修復Histology Study in the Regenerative Repair of Articular Cartilage InjuryAbstract： Objective： We set sever

3、al animal models with articular injury in various degrees and studied systemically on the histology and ultra-microscopic structure of cartilaginous regeneration after injury. Method： 20 healthy leghorn chickens of 1.year old were pided randomly into 4 group. In group A 3×4mm whole layers of ac

4、etabular cartilages were cut out and then replanted to their original sites and fixed. In group B 3×4mm whole layers of acetabiular cartilages were cut out. In group C 6×8mm whole layers of acetabular cartilages were cut out . In group D all acetabular cartilages were cut out. A cetabulia

5、on healthy sides were considered as the controlled groups. 7 months later all the chickens were killed and their acetabular were examined with naked eye, optical and electronic microscope. Result： The acetabular injuries in group A repaired completely; regenerative repair of fibrous cartilages occur

6、red in the injury area in group B; the defective areas of acetablar cartilages in group C and D were mainly filled with fibrous tissue. Conclusion： We thought the ability of the repair of injured articular cartilages was not unlimited. The degree of regenerative repair of articular cartilages was in

7、versely proportional to the degree of articular cartilage injury, the cartilaginous defects and the de關(guān)節(jié)軟骨損傷再生修復的組織學研究 歡迎您訪問范.文,之.家gree of the defects.Key words:Articular cartilage；Injury；Regenerative repair由各種原因引起的關(guān)節(jié)軟骨損傷甚至缺損導致關(guān)節(jié)功能障礙是骨科的常見問題。資料表明由于關(guān)節(jié)軟骨無血管、神經(jīng)及淋巴液供應(yīng)，關(guān)節(jié)軟骨損傷后再生修復困難。為此我們制作了不同程度關(guān)節(jié)軟骨損傷的動物模

8、型，對關(guān)節(jié)軟骨損傷再生修復的組織學及超微結(jié)構(gòu)進行了系統(tǒng)研究，為臨床工作提供依據(jù)。1資料與方法1.1實驗動物與分組:選用1歲齡健康Leghorn 雞 20只 ，雌雄兼有，體重1.4+0.11kg，隨機分四組，用甲氧氟烷開放吸入麻醉，甲組：麻醉生效后，手術(shù)顯露左髖關(guān)節(jié)脫出股骨頭，切取髖臼頂部3×4mm全層軟骨，再植回原處用30尼龍線間斷縫合固定。將股骨頭復位逐層縫合。乙組：切除左側(cè)髖臼頂部3×4mm全層軟骨深至松質(zhì)骨。丙組：切除左側(cè)髖臼頂部6×8mm全層軟骨。丁組：切除左側(cè)髖臼全部軟骨。以右側(cè)髖關(guān)節(jié)位自身對照組。術(shù)后均未行外固定，飼養(yǎng)7個月觀察結(jié)果。1.2觀察方法:大

9、體標本觀察：飼養(yǎng)7個月，所有實驗動物一次性宰殺，肉眼觀察關(guān)節(jié)軟骨顏色、質(zhì)地、關(guān)節(jié)面光滑程度。光鏡：用20%中性福爾馬林固定標本、做HE和PAS染色后光學顯微鏡觀察。電鏡：掃描電鏡觀察超微結(jié)構(gòu)的改變。2結(jié)果2.1實驗動物術(shù)后一般情況：各實驗動物術(shù)后1周內(nèi)左下肢跛行，不愿行走。術(shù)后10d手術(shù)切口一期愈合。有2只實驗動物不明原因死亡，另取2只動物按上述實驗方法補充。2.2大體標本觀察結(jié)果：甲組：手術(shù)左側(cè)髖臼內(nèi)表面軟骨的顏色、形態(tài)、彈性及表面光滑度與對照組無差別。乙組：切除3×4mm的髖臼軟骨缺損區(qū)已有類似于軟骨再生組織充填，中央部略凹陷，邊緣與關(guān)節(jié)軟骨結(jié)合較好，光滑度佳，形態(tài)及顏色基本與對

10、照組相同，彈性略差。股骨頭無形態(tài)改變。丙組：手術(shù)左側(cè)髖臼軟骨缺損區(qū)內(nèi)表面凹陷，表面為灰白色、質(zhì)地較軟的不透明組織覆蓋，并與股骨頭有少量軟組織粘連，與軟骨缺損區(qū)接觸的股骨頭關(guān)節(jié)表面不平。丁組：髖臼與股骨頭廣泛軟組織粘連，髖臼內(nèi)表面為灰白色軟組織覆蓋，股骨頭表面凸凹不平、輕度變形。2.3光鏡觀察結(jié)果：甲組：其軟骨損傷處的組織學特性與對照組相同，具有典型的關(guān)節(jié)透明軟骨結(jié)構(gòu)，層次清晰，分表層、移行層、輻射層、軟股骨質(zhì)鈣化層，軟骨下“潮線”清晰，未見軟骨退化現(xiàn)象。乙組：關(guān)節(jié)軟骨缺損區(qū)的再生填充組織表面微薄層的纖維組織向深層逐漸移行為纖維軟骨，軟骨陷窩清晰，58個軟骨細胞聚集成的同源細胞群在基質(zhì)中均勻分布

11、，軟骨細胞呈圓形、數(shù)量多，排列與關(guān)節(jié)面平行。丙組：切除6mm×8mm的關(guān)節(jié)軟骨缺損區(qū)主要被纖維組織充填，大量的成纖維細胞與關(guān)節(jié)面平行。纖維組織中散在較大的軟骨細胞團，幼稚軟骨細胞數(shù)目多、染色深、間質(zhì)少，靠近骨組織的軟骨細胞團，軟骨細胞數(shù)量多、基 本文關(guān)節(jié)軟骨損傷再生修復的組織學研究(2)- 質(zhì)少，軟骨陷窩不清。2.4電鏡觀察結(jié)果：甲組：其軟骨損傷區(qū)掃描電鏡顯示與對照組相同,為正常的透明軟骨,表層軟骨細胞較扁,質(zhì)膜有段突起，具有光滑、完整的核膜，基質(zhì)中含大量與關(guān)節(jié)面平均的由膠原纖維構(gòu)成的纖維束，胞質(zhì)中內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與高爾基體不發(fā)達，缺乏線粒體。移行層細胞呈卵圓形，質(zhì)膜有較長突起，胞質(zhì)中存在大量

12、線粒體，大多數(shù)細胞的胞質(zhì)中存在膠原纖維，高爾基體中有胞質(zhì)小泡。有的小泡充滿顆粒性電子致密物質(zhì)，細胞質(zhì)中致密體存在。輻射層軟骨較大，質(zhì)膜有較多突起，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體發(fā)達。乙組：軟骨缺損區(qū)修復再生組織表層為大量由膠原纖維構(gòu)成的纖維,與關(guān)節(jié)面平行，纖維束間存在成纖維細胞，向深層逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槔w維軟骨，其軟骨細胞與對照組移行層軟骨細胞特征一致，區(qū)別在于基質(zhì)中含大量的由膠原纖維構(gòu)成的纖維束交叉或平均排列，基質(zhì)含量少，軟骨細胞質(zhì)中除粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體發(fā)達外，胞質(zhì)小泡增多，多數(shù)小泡充滿顆粒性電子致密物質(zhì)。纖維組織與軟骨間的移行區(qū)域的細胞特征介于成纖維細胞與軟骨細胞之間,軟骨陷窩清晰。丙組：軟骨缺損區(qū)的填充組織

13、以纖維組織為主。在與正常軟骨接觸處及纖維組織中存在由幼稚細胞軟骨組成的軟骨細胞團增殖活躍，質(zhì)膜突起較多，質(zhì)中內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體明顯擴張，線粒體數(shù)目增多，胞質(zhì)小泡明顯多于對照組，小泡中存在顆粒型電子致密物質(zhì)，基質(zhì)含量少，基質(zhì)中膠原纖維含量介于透明軟骨之間。丁組：髖臼內(nèi)表面完全由纖維組織覆蓋，少量的軟骨細胞聚集成團，其軟骨細胞處于幼稚狀態(tài)，其特征與丙組再生的軟骨細胞相同，有蛻變的軟骨細胞存在，外形不規(guī)則，細胞核致密，核膜上完整，胞質(zhì)中亞細胞結(jié)構(gòu)不清楚。3討論3.1關(guān)于動物模型：選用雞制作實驗動物模型有許多優(yōu)點1，2：雞是雙下肢行走，負重特點與人髖關(guān)節(jié)有許多相似之處，且接受實驗的肢體始終負重，避免四足

14、動物抬起患肢而三足行走，對實驗結(jié)果造成影響。另外對側(cè)髖關(guān)節(jié)作為自身對照組，符合統(tǒng)計學上設(shè)立自身配對的實驗要求，可比性強。3.2軟骨損傷的      再生修復：Sheldon認為軟骨受傷后，如果軟骨細胞保存完好，軟骨基質(zhì)可以迅速再生成。本實驗甲組動物切取髖臼頂部3×4mm全層軟骨后，又植回原處牢固固定，經(jīng)7個月修復，肉眼，光鏡、電鏡觀察與正常關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)特征無差異。我們認為關(guān)節(jié)軟骨損傷后，只要早期給予可靠的、較長時間的固定，可以完全愈合，不會對關(guān)節(jié)功能產(chǎn)生不利的影響。在軟骨細胞被破壞時，此軟骨細胞雖然不能再生，但可以在軟骨再生過程中起誘導作用3。關(guān)節(jié)

15、軟骨損傷,缺損或部分切除后不能獨自再生，而是由新生的纖維組織中的成纖維細胞變圓，在其周圍形成包裹、并逐漸轉(zhuǎn)化為新的軟骨細胞4。此種化生過程可以在機械作用條件下產(chǎn)生，特別是在壓力與摩擦相結(jié)合的部位。戴金爐 、朱通伯2也認為關(guān)節(jié)面的相互接觸是影響軟骨再生的重要因素。本實驗乙組動物髖臼軟骨切除區(qū)為3×4mm，面積較小，經(jīng)7個月修復，軟骨缺損區(qū)由纖維軟骨覆蓋，中央部略凹陷，邊緣與正常關(guān)節(jié)軟骨結(jié)合較好，這證明由纖維組織化生轉(zhuǎn)變?yōu)槔w維軟骨是一個緩慢的過程；而軟骨缺損區(qū)四周正常的軟骨組織，參與軟骨再生修復過程比化生過程快。本組實驗丙組與丁組髖臼軟骨缺損區(qū)的充填再生組織中的幼稚軟骨細胞團明顯多于丁組

16、。而且丙組及丁組實驗側(cè)的髖關(guān)節(jié)與軟骨缺損區(qū)相接觸的關(guān)節(jié)表面凸凹不平，證明關(guān)節(jié)軟骨缺損后其再生修復能力與關(guān)節(jié)軟骨缺損面積有關(guān)。如果關(guān)節(jié)軟骨缺損面積較大或完全喪失，通過自身修復的機會很小，且對整個關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)及功能產(chǎn)生不可逆轉(zhuǎn)的影響，必須采用軟骨移植，軟骨膜或骨膜移植5，6才能獲得較滿意的關(guān)節(jié)軟骨的再生修復。我們認為關(guān)節(jié)軟骨損傷再生修復能力有限，關(guān)節(jié)軟骨的再生修復程度與關(guān)節(jié)軟骨的損傷程度、是否有軟骨缺損及關(guān)節(jié)軟骨缺損的面積呈反比例關(guān)系。參考文獻：1唐成林，孫丹舟，許則民.以雞做動物模型研究手術(shù)和負重對股骨頭發(fā)育的影響. 白求恩醫(yī)科大學學報，1993，19：287.2戴金爐，朱通伯，肖建德.自體游離骨膜移植修復關(guān)節(jié)軟骨缺損的實驗研究. 中華骨科雜志，1990，10(3): 203-205.3赫國榮. 髖臼Y型軟骨損傷的診斷與治療. 中華小兒外科雜志，1988，9(3):174-176.4Shedon,Hand K .A,Robioson:Studies on cartilage .Electron microscopic observation on rabbit eat Cartilage following the administration of papinJ.Biopgys, Bioche關(guān)節(jié)軟骨損傷再生修復的組織學研究