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编号:10497687
人发角蛋白人工肌腱材料的组织相容性
http://www.100md.com 《青岛大学医学院学报》 1999年第4期
     作者:王志杰 邹云雯 季爱玉 叶发刚 齐 宗华 夏精武

    单位:青岛医学院附属医院骨科(青岛 2660 03)

    关键词:人工腱;毛发;蛋白类;组织相容性;人

    青岛医学院990402 【摘 要】 ①目的 探讨人发角蛋白人工肌腱材料 的组织相容性及其生物特性。②方法 行鼠脊柱两侧埋植试验,对不同埋植物引 起的局部反应进行比较。对68例接受了人发角蛋白人工肌腱材料移植的病人进行观察、随访 ,了解其切口愈合及肢体功能恢复情况。对23例行人发角蛋白人工肌腱移植病人进行术前及 术后的免疫学指标检测并进行比较。③结果 埋植试验显示,人发角蛋白人工 肌腱材料对机体组织的刺激性小于正常人发(t=3.803~7.605,P<0.05)。68例 病人中62例切口一期愈合,随访发现仅有2例术后功能无明显改善,有效率为97.1%.23例病 人手术前后的免疫学指标无明显变化(t=0.01~1.33,P>0.05),与对照组比较差 异也无显著性(t=0.02~2.01,P>0.05)。④结论 人发角蛋白人 工肌腱材料对机体的刺激性小,具有良好的组织相容性。
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    中国图书馆分类法分类号 R687.2

    THE PRELIMINARY STUDY ON BIOCOMPA TIBILITY OF HUMAN-HAIR

    KERATIN ARTIFICIAL TENDON

    Wang Zhijie, Zou Yunwen , Ji Aiyu, et al

    Department of Orthopaedic Surgery, The Affiliated Hospi tal of Qingdao Medical College, Qingdao 266003

    【ABSTRACT】 Objective To analyse the biocompatibility of h uman-hair keratin artificial tendon. Methods 18 Wistar rats were implanted with human-hair keratin ar tificial tendon and normal human hair respectively, the local histological rea ction was observed in different time. 68 patients received human-hair keratin a rtificial tendon transplantation, and was followed up. The change of immun ological paramaers in 23 patients and 25 control were detected preoperatively an d postoperatively. Results The local histological reaction induced by artificial ten don was lower than that by normal human hair(t=3.803-7.605,P<0.05), 66 pati ents' function had significantly improved postoperatively, and 62 patients' inci sions were healed excellently. The effective rate was 97.1%. The immunological p aramaters of 23 patients who received human hair kertin artificial tendons trans plantation showed no significant change before and after transplantation (t=0. 01-1.33,P>0.05), and the change between patients and control was not signific ant (t=0.02-2.01,P>0.05). Conclusion The artificial tendon has no significant antigenity to human body and it is biocompatible and suitable as graft material.
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    人发角蛋白人工肌腱材料出现于1991年,它是以经过序贯的、特殊的生物化学方法处理过的 人发作为原料制成。人们已经对该肌腱材料进行了大量的研究,但是到目前为止尚未见有 关该种肌腱材料的组织相容性研究的报道。本文通过人发角蛋白人工肌腱材料大鼠埋植 试验、临床应用观察以及免疫学检查,对该材料的组织相容性进行初步研究。

    1 资料和方法

    1.1 一般资料

    1996年4月~1998年5月,我科应用人发角蛋白人工肌腱材料修复四肢肌腱、韧带缺损和周围神 经损伤后功能重建病人共68例,其中男52例,女16例;年龄16~62岁,平均36岁。损伤原因:切 割伤21例,牵拉伤22例,砸压伤25例。损伤部位:陈旧性小指指深屈肌肌腱断裂1例,臂丛神 经损伤9例,肱二头肌长头肌腱断裂1例,膝关节交叉韧带损伤12例,膝关节侧副韧带损 伤20例,腓浅神经损伤致腓骨长短肌瘫痪1例,正中神经及桡神经损伤各1例,跟腱断裂22 例。手术距受伤时间7d~10年,术后随访时间90d~2年,平均1年。对上述68例病人中的23例 作为实验组进行免疫学指标的检测,其中男16例,女7例;年龄17~62岁,平均34岁。周围 神经损伤10例,膝关节交叉韧带损伤6例,膝关节侧副韧带损伤7例。另外选25例同期住院手 术病人作为对照组,其中男15例,女10例;年龄21~58岁,平均35岁。臂丛神经损伤后行臂 丛神经松解或修复术9例,手外伤后行肌腱粘连松解术8例,膝关节损伤后行半月板切除或关 节镜检查术6例,行腓总神经损伤探查术2例。48例病人近期未用过糖皮质激素、免疫抑制剂 治疗,病人均无感染、恶性肿瘤、糖尿病等疾病。
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    1.2 材料来源

    本试验所用动物为Wistar大白鼠,雌雄不限,共18只,体质量250g左右 ,购于青岛实验动物中心;人发角蛋白人工肌腱材料由第一军医大学生化教研室提供;正常 人发取自健康年轻女性,清洗后高压消毒备用。

    1.3 大鼠埋植试验

    大白鼠用复合麻醉剂进行腹腔麻醉(3mL/kg体质量),手术取位于背部脊柱两侧纵切口, 将0.05g人发角蛋白人工肌腱材料埋植到大鼠的右侧切口内皮下。左侧切口中取相同质 量的正常人发埋入作为对照,分别于术后14,56,84d各取6只大白鼠,拉颈处死,取 其植入材料及其周围组织进行组织学处理,普通光镜下观察。

    1.4 人发角蛋白人工肌腱的临床应用

    术前从真空包装袋中取出人发角蛋白人工肌腱材料,放入200mL含有庆大霉素16万单位的生 理盐水中浸泡1h,待腱体软化后使用。根据损伤部位与性质,选用不同规格或型号的人发角 蛋白人工肌腱行移植术或功能重建术。原则上对肌腱缺损的病人行人发角蛋白人工肌腱移植 修复术,对周围神经损伤和关节韧带损伤病人用人发角蛋白人工肌腱行功能重建术。缝合 选用可吸收缝合线,编织缝合,每一针都要将人发角蛋白人工肌腱与受区肌腱缝合在一起 。术后,患肢用石膏制动28~42d.去除外固定后鼓励病人进行功能锻炼。随访时进行疗效评 价。
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    1.5 免疫学指标的检测

    对48例病人分别于术前2d,术后10d采外周静脉血,检测IgG,IgA,IgM,补体C3 ,T淋巴细胞转化率(T转)及T淋巴细胞亚群。

    1.6 统计学处理

    所测数据以±s表示,组间比较采用配对或非配对t检验;对细胞免疫学指 标中的百分数先进行反正弦转换,然后进行配对或非配对t检验。

    2 结 果

    2.1 大鼠埋植试验

    术后大白鼠进食、起居正常,切口无红肿 、破溃,无埋植材料排出现象,切口愈合良好。 组织学观察发现,人发角蛋白人工肌腱材料和正常人发埋植到大鼠体内,均出现局部的炎症 反应。以异物巨细胞、淋巴细胞、巨噬细胞为指标进行比较,每张切片随机取10个高倍 视野计数,取其平均值,进行统计学分析。结果表明,两种物质埋入大白鼠体内后呈现的局 部炎症反应严重程度不同,人发角蛋白人工肌腱材料产生的局部反应较正常人发引起的 局部反应轻微(t=3.803~7.605,P<0.05)。即人发角蛋白人工肌腱对机体组织的刺激性 明显低于未经特殊处理的正常人发。见表1~3.
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    2.2 临床疗效

    采用Jenkins标准进行疗效评价〔1〕。0级:功能较术前差;1级:与术前相比无明显 变化;2级:功能轻度改善;3级:功能明显改善,但未达正常;4级:功能恢复正常。随访 发现,68例病人中达4级者46例,3级17例,2级3例,1级2例,无0级者, 总有效率为97.1%.

    2.3 免疫学指标检测结果

    接受人发角蛋白人工肌腱材料的病人手术前后外周血中的免疫学指标均无明显变化,差异无 显著意义(t=0.01~1.33,P均>0.05),与对照组比较差异亦无显著意义(t=0.02~2 .01,P均>0.05)。见表4,5.

    表1 埋入后14d组织学观察结果(HP-1,± s) 组别

    n
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    异物巨细胞

    淋巴细胞

    巨噬细胞

    对照组

    6

    2.167±0.753

    46.883±4.215

    49.667±6.831

    实验组

    6

    0.167±0.408*

    22.667±6.563*
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    37.667±3.615*

    与对照组比较,*t=3.803~7.605,P<0.05 表2 埋入后56d组织学观察结果(HP-1,± s) 组别

    n

    异物巨细胞

    淋巴细胞

    巨噬细胞

    对照组

    6

    6.167±1.169

    16.333±2.658
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    29.167±3.817

    实验组

    6

    2.883±1.472*

    9.667±2.066*

    21.833±1.329*

    与对照组比较,*t=4.445~4.866,P<0.05表3 埋入后84d组织学观察结果(HP-1,± s) 组别

    n

    异物巨细胞

    淋巴细胞
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    巨噬细胞

    对照组

    6

    3.667±1.033

    10.500±2.074

    22.167±5.456

    实验组

    6

    1.333±1.033*

    5.333±1.033*

    15.333±3.670*
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    与对照组比较,*t=3.914~5.462,P<0.05表4 两组手术前后体液免疫指标的变化(ρ/g* L-1,±s) 组别

    n

    IgM

    IgG

    IgA

    C3

    对照组

    术前

    25

    1.267±0.305

    10.68±1.928
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    1.705±0.267

    1.106±0.268

    术后

    25

    1.327±0.269

    10.792±1.805

    1.757±0.188

    1.011±0.293

    实验组

    术前

    23

    1.265±0.302
, 百拇医药
    9.861±1.534

    1.641±0.349

    0.957±0.2 69

    术后

    23

    1.272±0.291

    10.02±1.690

    1.633±0.314

    0.974±0.320

    表5 两组手术前后细胞免疫指标的变化(%,±s) 组别

    n
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    CD4

    CD8

    CD4/CD8

    T转

    对照组

    术前

    25

    44.84±4.01

    26.24±1.09

    1.704±0.146

    56.24±3.44

, 百拇医药     术后

    25

    46.50±3.48

    26.27±2.20

    1.708±0.219

    56.44±4 .17

    实验组

    术前

    23

    46.04±4.01

    27.22±2.09

    1.683±0.134
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    57.74±4.54

    术后

    23

    46.17±3.71

    28.09±2.91

    1.648±0.104

    57.70 ±3.97

    3 讨 论

    对于一种生物材料的评价是多方面的,主要包括:①植入物对组织有无损害作用(组织相 容性);②生物材料的力学特性和良好的特性保持功能(功能度);③在生理环 境中的抗磨损和抗腐蚀能力(指非生物降解材料)以及易于消毒和制造〔2〕。对生 物材料组织相容性的评价也是多方面的,如毒性试验、溶血试验、免疫试验 、刺激试验、埋植试验等〔3〕。本文仅仅是通过埋植试验和免疫试验,对人发角蛋 白人工肌腱材料的组织相容性进行初步探讨。
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    埋植试验是用来了解生物材料对机体组织直接作用的实验。一般采取在皮下、肌肉内、骨 膜下、骨内等部位的短期或长期埋植,分期处死动物,通过病理组织切片观察、了解生物 材料与机体组织之间的相互作用,进行材料组织相容性的动态观察和评价〔4〕

    免疫学试验是通过检测人发角蛋白人工肌腱植入者手术前后外周血中的免疫细胞和免疫分子 的变化来观察该人发角蛋白人工肌腱的抗原性。本文采用单向环状免疫扩散试验来 检测免疫球蛋白及补体C3.由于这4种指标在血中的含量较高,在机体的体液免疫中起重 要的作用,因此,对它们的检测可以反映出机体的免疫水平和免疫活动状态〔5〕

    T淋巴细胞可分若干亚群,其中辅助性T(Th )细胞与抑制性T(Ts )细胞是重要的免疫调 节细胞,Th和Ts细胞之间的相互诱导和相互制约所形成的T细胞网络,对于调控免疫反应和 维持免疫自稳状态具有重要作用。根据淋巴细胞分化抗原不同,用单克隆抗体可将人外周血 淋巴细胞分成CD4和CD8两个亚群,外周T淋巴细胞亚群的水平,特别是Th/i∶Ts/ c比值 是反映机体免疫系统内环境稳定的一个很重要的指标,正是这两个亚群间的动态平衡决定了 免疫反应的发生、类型以及总效应〔6〕。用单克隆抗体来检测T细胞亚群的方法很多 。本实验用的是直接红细胞花环形成测定法,该方法简单、省时、特异性及重复性好,且不 需特殊仪器设备,有利于临床和基础研究的推广利用。
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    本组病人有6例术后出现切口渗液,均经换药后痊愈,渗出液经细菌培养,均阴性,其中3 例接受了膝关节交叉韧带重建术,3例接受了膝关节侧副韧带修复术治疗。在碳素纤维 人工肌腱材料的临床使用过程中也发生过类似的情况〔7,8〕,分析原因可能为: ①人工肌腱材料埋藏过浅;②皮下筋膜损伤大,有血肿和死腔存在;③肢体活动时人工肌腱材 料和皮肤发生磨擦。膝关节周围侧副韧带表面的软组织薄,而交叉韧带又没有软组织包裹, 直接暴露在关节腔内,易与周围组织发生摩擦,对关节滑膜产生刺激。我们 认为膝关节周围,特别是交叉韧带损伤应慎用人工材料,当无其他选择时,可用生物膜将人 工肌腱材料包裹;皮下埋藏要深,要尽量用周围的软组织包埋。本组在随访中未发现人发角 蛋白人工肌腱材料断裂、功能丧失等现象。虽然术后感染是人工假体植入术最常见的并发症 ,但我们在应用人发角蛋白人工肌腱材料的过程中没有发现感染病人。

    本文结果表明,人发角蛋白人工肌腱材料具有对机体刺激性小,对人体无明显抗原性,术后 患肢功能恢复好等优点。但是由于该材料的临床应用时间尚短,缺乏远期随访资料,因此, 要全面地评价其组织相容性还有待于进一步研究。
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    本文为山东省教委科研基金资助课题(批准号:J96K 06)

    参考文献

    1 Jenkins DHR, Forter IW, McKinbin B, et al. Induction of tendon and li gment formation by carbon implants. J Bone Joint Sur,1977,59(B):53

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    4 Mathe DR, Baipai PK. Analysis of the biocompatibility of ALCAP cerami cs in rat femurs. J Biomedical Material Res,1988,22:1101
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    7 许自成,毛良军.碳纤维临床应用114例初步报告.小儿麻痹专刊,198 8,3:146

    8 张修强,赵海波,毛 鹏,等.碳素纤维——人工肌腱的临床应用.小儿麻痹 研究,1993,3:141

    (1999-05-18收稿 1999-08-12修回), http://www.100md.com