柠檬酸-EDC/NHS胶原凝胶修复破损纤维环的实验研究

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目的通过观察比较组织学和影像学结果,探讨利用柠檬酸-EDC/NHSⅠ型胶原凝胶修复鼠尾纤维环损伤,减缓椎间盘退变的效果。方法使用提取于鼠尾肌腱的Ⅰ型胶原凝胶,柠檬酸(CA)、1-乙基-3-(3-二甲基氨丙基)-碳化二亚胺(EDC)和N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)作为交联剂,将Ⅰ型胶原凝胶与各交联剂按质量比Col:CA:EDC:NHS=50:6:12:8(CA6)、Col:CA:EDC:NHS=50:3:12:8(CA3)、Col:CA:EDC:NHS=50:0:12:8(CA0)混合制成Ⅰ型胶原混合凝胶。建立鼠尾椎间盘纤维环穿刺模型,使用清洁级SD大鼠,共48只,随机分为假手术组(n=8)、CA-EDC/NHS凝胶(CA6)治疗组(n=10)、CA-EDC/NHS凝胶(CA3)治疗组(n=10)、EDC/NHS凝胶(CA0)治疗组(n=10)、穿刺未治疗组(n=10)。所有实验动物尾椎间盘穿刺后,分别使用各实验组对应的凝胶填充纤维环破口。各实验组所使用的混合凝胶均需要进行细胞毒性和生物相容性实验。各组实验动物分别于穿刺前和治疗后1、2、4周行小动物X摄片、治疗后1、2、4周行小动物MRI检查,统计分析不同时间点椎间隙高度系数(%DHI)、髓核像素值以及改良Pfirrmann分级,并于第4周时将所有大鼠处死,取完整椎间盘标本进行H.E和番红O染色,而后组织学照片,观察比较髓核与纤维环改变。结果1.穿刺4周后,CA-EDC/NHSⅠ型胶原凝胶(CA6)治疗组对比假手术组的鼠尾椎间盘,只发生了较为轻微的退变,髓核组织基本上保持的比较完整,并且通过观察统计椎间盘高度系数、髓核像素值、改良Pfirrmann分级和组织学染色切片结果都要优于其余两个治疗组(CA3、CA0)和穿刺未治疗组。2.穿刺4周后,没有加入柠檬酸的EDC/NHSⅠ型胶原凝胶(CA0)在各观测结果中要逊色于两个含有柠檬酸的治疗组(CA6、CA3),但仍然优于未治疗组。3.通过观察CA-EDC/NHSⅠ型胶原凝胶(CA6)治疗组的组织学结果,无显著的软骨终板以及周围组织退变发生,没有在穿刺针道的周围发现炎性细胞浸润和瘢痕组织,并且在针道的尽头可见一团凝胶状物质在断裂的纤维环组织之间形成了桥接使其闭合。结论1.大鼠鼠尾椎间盘纤维环在穿刺后,具有较差的自我修复能力,破损长期存在导致髓核组织逐渐流失,椎间隙高度下降。2.柠檬酸-EDC/NHSⅠ型胶原凝胶具有较低的细胞毒性,以及良好的生物相容性。3.柠檬酸-EDC/NHSⅠ型胶原凝胶通过胶原纤维交联作用,能够较好的封闭破损纤维环组织,维持了髓核的完整性,显著减缓了椎间盘的退变,并且该作用与所加入的柠檬酸剂量存在相关性。
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