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目的:探讨α2巨球蛋白(α2-macroglobulin,α2EMG或AMG)和骨保护素(Osteoprotegerin,OPG)在膝关节前交叉韧带重建术后骨腱愈合过程中的促进作用。
方法:将36只成年新西兰白兔随机分成ABC三组,手术均取双膝关节前叉韧带模型各组间做随机对照。首先采用浓度为0.6％戊巴比妥钠进行麻醉,给药剂量为2ml/kg,将白兔仰卧位固定于实验台上,膝关节应用0.5％利多卡因局部浸润麻醉辅助。然后在实验兔后腿做一长约3cm的膝正中切口,钝性分离皮下组织,通过膝关节内侧支持带做一个前内侧切口,将髌骨向外侧脱位,充分暴露前交叉韧带并完全切除。在胫骨上打一条直径约2.0mm的骨隧道,隧道起于内侧副韧带胫骨前方,止于胫骨髁间棘上前交叉韧带起始处。在股骨上打一条直径相同的骨隧道,起于股骨髁间窝中线处,止于外侧副韧带股骨起点的上方,分离股骨内侧肌群找到半腱肌,并于肌腱与肌腹交界处切断,修整半腱肌肌腱并将其自内侧副韧带的浅层穿经胫骨及股骨隧道,于屈膝位拉紧,最终缝合于外侧副韧带上。对侧关节做相同处理。对A组膝关节股骨及胫骨骨隧道内分别注入浓度为50ng/ml的α2巨球蛋白0.15ml,B组膝关节股骨及胫骨骨隧道内分别注入浓度为50ng/ml骨保护素0.15ml,C组膝关节内不注入任何物质。冲洗关节腔及手术切口,逐层缝合,敷料包扎。术后允许试验兔在笼中活动。分别于术后第3、6、12周将各组处死4只实验动物,于膝关节上、下4cm断股骨和胫骨得到完整的膝关节标本,通过结合面病理组织学切片及力学实验观察交叉韧带重建术后骨.腱之间愈合情况:1.组织学切片采用He.Masson染色,观察骨-腱界面的组织学变化；2.离断膝关节标本上除前交叉韧带外的所有组织联结,离断后将胫骨端及股骨端分别固定于力学试验仪牵拉台两端,以5.0mm/s的拉力进行牵拉试验至肌腱从骨隧道中脱出,并记录肌腱从骨隧道中脱出时的加载负荷,此时的牵拉力为骨-腱结合面所能承受的最大牵拉力。实验数据均采用SPSS16.0统计软件包进行统计学处理。
结果:一般情况:术后1只动物左侧膝关节于术后第4天出现明显红肿,伤口渗出,经过伤口换药,青霉素20万单位每日皮下注射于术后第10天,伤口情况好转,基本恢复正常。其余动物饮食情况良好,术后早期有轻度跛行,术后一周基本恢复正常。组织形态学方面:术后3周的标本显示:A组的结合面间可见部分软骨细胞增生,骨小梁周围有成骨细胞增生。B组的骨隧道与肌腱结合面间可见软骨细胞并逐渐钙化成骨,原有骨小梁周围有大量成骨细胞增生。C组显示移植腱周围仅有大量细胞外胶原纤维生成,呈不规则结构,偶尔可见胶原纤维与骨隧道的连接。术后6周标本显示:A组的结合面间有部分新骨生成,组织中含有部分成骨细胞和软骨细胞。B组的骨隧道与肌腱结合面可见新骨生成,组织中含有较多成骨细胞,移植腱与新生骨部分形成纤维软骨连接。C组的骨隧道与肌腱结合面间有大量纤维组织增生和成纤维细胞形成纤维带。术后12周标本显示:A组的结合面间有大量新骨生成,大部分腱-骨间呈连续性纤维软骨连接。B组的骨隧道与肌腱结合面间几乎全部有新骨生成,骨-腱间呈连续性纤维软骨连接,形成类似正常的韧带止点结构。C组的骨隧道与肌腱结合面间仅见少量新骨的生成,骨-腱结合面间可见部分肌腱与周围骨组织呈纤维软骨连接。在生物力学方面:第3周时ABC三组的力学结果分别为14.60±1.49N、15.03±1.57N、13.99±1.40N,力学试验结果进行多个独立样本比较的秩和检验,差异无统计学意义(P=0.269)。进一步进行两两比较,差异均无统计学意义。6周时力学试验三组的力学结果分别为19.34±1.68N、23.92±1.24N、16.42±1.53N,力学试验结果进行多个独立样本比较的秩和检验,差异有统计学意义(P=0.002)。进一步进行空白对照组与α2巨球蛋白比较,差异具有统计学意义(P<0.05)。空白对照组与骨保护素比较,差异具有统计学意义(P<0.05)。α2巨球蛋白与骨保护素比较,差异具有统计学意义(P<0.05)。12周后力学试验三组的力学结果分别为41.25±1.78N、45.31±1.67N、34.41±1.48N,力学试验结果进行多个独立样本比较的秩和检验,差异有统计学意义(P=0.009)。进一步进行空白对照组与α2巨球蛋白比较,差异具有统计学意义(P<0.05)。空白对照组与骨保护素比较,差异具有统计学意义(P<0.05)。α2巨球蛋白与骨保护素比较,差异具有统计学意义(P<0.05)。
结论:对膝关节前交叉韧带重建术后骨腱愈合研究的结果显示:膝关节前交叉韧带重建术后骨腱界面加入α2巨球蛋白、骨保护素,经过组织形态学及生物力学方面的比较显示:在组织形态学α2巨球蛋白、骨保护素有促进成骨细胞及软骨细胞的形成,其中骨保护素促进作用更为显著。在生物力学α2巨球蛋白、骨保护素对于术后3周ACL拔出力学实验时,拉伸力量与空白对照组无显著差异。6周及12周ACL拔出力学实验时,拉伸力量与空白对照组有显著差异。可见α2巨球蛋白对膝关节前交叉韧带重建术后骨.腱愈合有较好的促进作用,而且含骨保护素对膝关节前交叉韧带重建术后骨-腱早期愈合促进作用更加显著。