骨基质明胶复合红骨髓及同种骨修复节段性骨缺损的实验研究
作者：李志跃 孙运才
单位：李志跃(421001湖南，衡阳市中心医院骨外科)；孙运才(衡阳医学院附属第二医院骨外科)
关键词：骨基质；骨髓；移植，自体；骨移植；骨再生
中华骨科杂志000713
【摘要】目的探讨骨质基明胶(BMG)复合自体红骨髓移植及其与同种库存骨联合移植修复骨缺损的效果，为其应用于临床提供实验依据。方法将BMG与自体红骨髓复合，制成BM；并采用兔桡骨干1.5cm缺损的动物模型。通过观察大体形态及进行X线检查、组织学检查等，比较BM移植、BM与同种库存骨联合移植(简称BMA移植)及自体骨移植修复节段性骨缺损的疗效。结果(1)BMA移植，术后16周全部骨愈合(5/5)，修复效果优于自体骨和BM移植(P<0.05)；(2)BM移植，早期修复效果(术后2、4周)优于自体骨移植，后期修复效果(术后8、12、16周)与自体骨移植比较，差异无显著性意义(P>0.05)；(3)BMA、BM、自体骨移植明显优于对照组(P<0.01)。结论BMA、BM、自体骨移植均有效地修复了节段性骨缺损。BMA复合物有明显促进骨缺损修复的作用，强于自体骨移植；其成骨方式包括骨传导、骨诱导、骨髓成骨。骨髓成骨属于早期现象。
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The use of BMG- autologous red marrow- allograft in the repair of segmental radius defects in rabbits
LI Zhiyue
(Department of Orthopaedics, Hengyang Center Hospital, Hunan 421001, China)
SUN Yuncai.
【 Abstract】 Obejective To investigate the efficacy of combined use of BMG- autologous red marrow- allograft (BMA) in repairing segmental bony defects. Methods A combined grafting material (BM)was made by BMG and autologous red marrow. BM, BMA or autograft was used respectively to repair 1.5 cm segmental defects created in the radius of rabbits. The repair capability for each of the treatment was assessed physically, radiographically and histogically at 2,4,8,12,16 weeks after operation. Results 1) 100% (5/5) of the specimens had complete bony union with trabecullar and cortical bone on the sites with BMA at 16 weeks after implantation, and BMA exhibited the strongest defect- repair power. 2) BM grafts achieved a better bone formation than autografts at the early stage of the repair process(2 and 4 weeks after implantation), and no significant union score was discovered between BM and autograft at 8, 12, 16 weeks. 3) Histological examination showed that new bone formation in the defect sites treated with BMA and BM first appeared early at 2 week, which could not be found in the saline control group. Conclusion BMA, BM or autograft implantation can efficiently repair bony defect, and the capability of BMA is the best of all by the way of satisfactory osteoconduction, osteoinduction and osteogenesis of bone marrow. Bone marrow- related bone formation is inclined to be an early phenomenon.
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【 Key words】 Bone matrix; Bone marrow; Transplantation,autologous; Bone transplantation; Bone regenertion
骨缺损通常由于外伤、感染、先天畸形、恶性肿瘤所致，其修复特别是大段骨缺损修复是骨科界一大难题。人们已研究运用了多种方法修复骨缺损，其中有单独使用骨基质明胶(BMG)或BMP修复骨缺损，但其缺乏支撑、释放快，效果不理想。以后又用BMG/BMP复合某些材料修复骨缺损取得了一定的效果。本实验用BMG复合自体红骨髓、同种库存骨修复大段骨缺损，以往未见报道。我们通过研究其修复效果，为其应用于临床提供实验依据。
材料与方法
一、动物
新西兰大白兔55只，体重2.0～2.5kg,雌雄不限，分开喂养。其中5只用来制备库存骨，50只在0.11mol/L的戊巴比妥钠(1ml/kg)静脉麻醉后，在无菌操作下，切开皮肤、筋膜,逐层分开肌肉、血管、神经。充分暴露桡骨中段，锐剪剪去约1.5cm桡骨(包括骨膜)，共制作100侧骨缺损模型。将50只大白兔随机分为四组，分别植入BMG-自体红骨髓-同种库存骨(简称BMA)，BMG-自体红骨髓(简称BM),自体骨和生理盐水(作为对照)。实验动物分别于术后2、4、8、12、16周分批处死取材行相关检查。
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aBMA组b自体骨组cBM组d生理盐水组
图1术后4周骨缺损修复情况
aBMA组b自体骨组cBM组d生理盐水组
图2术后8周骨缺损修复情况
aBMA组b自体骨组cBM组d生理盐水组
图3术后16周骨缺损修复情况
二、材料制备
(1)BMG：按相关方法制备[1]。(2)库存骨制备:取5只新西兰大白兔，空气栓塞处死。在无菌操作下取双侧尺、桡骨，剪成1.5cm长骨块。刮除骨髓和内外骨膜，剖开骨块，置于灭菌烧瓶内，以质量分数为75%的酒精溶液浸泡，置于4℃冰箱中，保存3周后使用。(3)自体红骨髓：从股骨大转子处穿刺抽取2ml。
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三、X线检查
投照条件为45kV，50mA，0.08s，焦距90cm。去除全长尺、桡骨肌肉，摄正、侧位X线片，按Delloye等[2]方法稍加修改，根据X线片测量骨痂形成，并结合检查缺损断端桥接部位的物理运动情况计分。
四、组织学检查
所有标本用1.33mol/L中性福尔马林液固定，脱钙、冲洗、石蜡包埋，沿骨纵轴切片。HE染色，每一标本切取四张，取其中一张，按Nilsson等[3]方法，根据光镜下所见的断端连接、骨痂形成和骨髓的出现等情况计分。
五、统计学方法
实验数据用
±s表示，秩和检验(Nemeyi法)，α值取0.05。
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结果
一、大体观察
移植术后4周，BMA组、自体骨组移植物与宿主骨界限不清，稳固，推之不动，见有骨痂向断端延伸，BM组有较硬的骨软骨组织填充整个缺损处。16周时，BMA组移植物完全被骨痂包埋，移植物与宿主骨界限消失。手术后不同时期，均未见移植物周围软组织变性、坏死及出现包囊状物。对照组16周缺损区仍然为纤维连接，并形成假关节。
二、X线检查
术后2周，BMA、自体骨、BM组未见明显变化，断端间隙清晰。4周，BMA组成骨现象最明显，断端间出现较多骨痂，呈梭形，间隙模糊，移植骨周边有类骨膜反应；BM组出现点片状低密度骨痂阴影；自体骨两端也出现低密度阴影。8周，BMA组断端处骨痂影增多，密度增高，移植骨增粗，出现骨性连接；BM组缺损两端有片状骨痂呈骨性连接。12周，BMA组2侧骨痂明显，1侧骨性连接，1侧断端间隙基本融合，骨皮质光滑，骨髓腔有再通趋势，1侧骨桥明显。16周，BMA组5侧达骨性愈合(5/5)，其中3侧骨髓腔再通；自体骨有3侧骨性愈合，2侧骨髓腔接近再通；BM组出现局限性骨髓腔的融合，2侧骨性愈合，并出现骨髓腔再通。
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对照组术后2周无变化。4～12周，缺损断端有少量骨痂向缺损中央延伸。术后16周，缺损断端骨质硬化，骨髓腔被封闭(图1～3)。
三、组织学检查
移植手术后2周，BMA、BM、自体骨组移植物与宿主骨之间有软骨细胞生长，以BMA和BM组明显。BMA组有纤维组织从断端间隙梭形伸入骨髓腔，BMA及BM组有多中心散在的软骨细胞。4周，BMA组移植骨周边诱导骨明显增加，成骨细胞增生活跃；BM组诱导骨呈岛状分布于骨缺损处。8周，BMA组可见软骨细胞大部分向成骨细胞和骨细胞转化，并出现较多破骨细胞，编织骨向板层骨过渡；BM组诱导骨和宿主骨基本融合，细胞成分丰富；自体移植骨成活，未见坏死。12周，BMA组移植骨与宿主骨有髓腔再通趋势，新生的毛细血管丰富；BM组有局限性骨髓腔形成。16周，BMA组断端由板层骨连接，骨细胞成熟，顺长轴方向排列，骨髓腔较规则，造血细胞减少；BM组及自体骨组在光镜的成骨图像与BMA组接近一致(图4)。
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图4BMA组术后不同时间光镜的成骨图像a术后2周，BMA组骨组织缺损处纤维性连接,可见软骨细胞×50b术后8周，BMA组诱导骨与宿主骨融合,大部分软骨细胞向成骨细胞和骨细胞转化×25c术后12周，BMA组诱导骨成板状骨,残留骨基质红染,可见新生毛细血管×25d术后16周，BMA组形成皮质骨,骨髓腔再通×25
对照组术后2周有软骨细胞从断端向缺损中央生长。12～16周呈团簇状，软骨细胞和类骨质仍局限在两端，缺损中央被纤维结缔组织充填，血管少，未见成骨现象。
四、统计学结果
X线、组织学检查及统计学处理结果见表1～3。表1为根据骨缺损通过X线所见骨痂形成和断端物理运动情况，按相关标准计分[2]，计算各组相对值。表2为根据组织学所见，按相关标准计分[3],计算各组的相对值。通过秩和检验，无论是X线还是组织学方面，结果是相吻合的。BMA组优于BM组(术后12、16周，P<0.05)或自体骨组(P<0.05)；BM组早期优于自体骨组(术后2、4周，P<0.05)，后期两组差异无显著性意义(术后8、12、16周，P>0.05)；BMA、BM、自体骨组明显优于对照组(P<0.01)。
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讨论
骨缺损修复机制有骨诱导、骨传导、骨引导等。影响骨修复的局部因素有细胞移行、骨生成活性的表达水平、细胞膜受体机制、第二信息、骨诱导生长因子、单位时间处于有丝分裂相的细胞数目等[4]。自体骨修复缺损效果好，但来源有限，特别是修复大段骨缺损，会造成自体新的骨缺损和创伤。因此，寻找良好的自体骨替代材料为人们所关心。
细胞成分是骨的主要抗原来源。异种骨抗原性主要存在于骨细胞和哈佛管的内皮成分。本实验异种骨基质明胶(BMG)是将猪骨在脱钙基础上，继续去除BMP以外的95%的非胶原性蛋白和脂类制成，并经过特殊处理，使BMG内大部分细胞成分消失，其抗原性已发生改变。使之具有较强的骨诱导能力，同时其抗原性经检验未检出。
自体红骨髓的成骨活性主要源于骨髓基质和骨祖细胞。骨祖细胞有两种类型:一种是诱导性骨祖细胞(inducibleosteogenicprecursorcell，IOPC)，为未分化的间叶细胞，存在于所有结缔组织中，在BMP的诱导作用下，可转化为成骨细胞系；另一种是定向骨祖细胞(determinedosteogenicprecursorcell，DOPC)，仅存在于骨髓基质和骨表面上，为已分化的骨系。骨髓中单核细胞也可能分泌某种因子，刺激来自骨髓基质细胞和血管周围的间充质细胞转化为成骨细胞和成软骨细胞。另外骨髓损伤会诱发局部及系统成骨反应，这种反应由骨生成肽(osteogenicgrowthpeptide,OGP)所调节，后者促进骨细胞增殖、钙化，增加骨痂形成。
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将同种异体骨置于酒精中浸泡，并置于4℃冰箱中保存2周，明显降低了其抗原性。单独应用库存骨修复骨缺损，早期起机械填充作用，后期起提供支架桥梁，供宿主组织长入和新骨沉积，共同完成爬行替代生长的改造过程。
可见BMG、自体红骨髓、同种异体库存骨，三者都有一定程度的促进骨修复作用。屠冠军等[5]用BMG与自体红骨髓复合修复成年家兔0.5cm的桡骨骨缺损，术后6周骨缺损已完全愈合。Burwell等[6]用同种异体骨与自体红骨髓复合移入肌肉内，发现有新骨形成，而单独的骨块，则没有新骨形成。本实验将以上三种材料有机结合，以BMA修复新西兰大白兔桡骨1.5cm大段骨缺损。术后16周骨缺损愈合率达100%(5/5)，其中有3侧骨髓腔再通，优于自体骨和BM(P<0.05)，BMA修复效果最好。从以上可知三种材料结合可互相取长补短,BMG充分吸附于同种库存骨上，可缓慢释放诱导活性成分BMP，延长诱导靶细胞(包括骨髓细胞)成骨时间。与骨髓在库存骨支撑下，共同完成骨的生长和塑形，增强了修复骨缺损的能力。另外本实验发现BM组于术后2、4周修复作用强于自体骨组(P<0.05)，其可认为是骨髓趋向于早期成骨所致。
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表1四种材料修复新西兰大白兔桡骨骨缺损X线和物理检查结果(±s)
分组
2周
4周
8周
12周
16周
BMA
0.30±0.274
1.28±0.669
2.00±0.704
, 百拇医药
3.10±0.742
3.60±0.548
BM
0.26±0.250
1.16±0.594
1.50±0.612
2.24±0.336
2.40±0.960
自体骨
0.00±0.000
0.34±0.321
0.86±0.404
, 百拇医药
2.10±0.224
2.50±0.866
生理盐水
0.00±0.000
0.20±0.274
0.30±0.274
0.70±0.274
1.00±0.354
表2四种材料修复新西兰大白兔桡骨骨缺损组织学检查结果(±s)
分组
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2周
4周
8周
12周
16周
BMA
0.76±0.250
1.80±0.836
2.60±0.418
3.10±0.742
3.60±0.548
BM
0.70±0.274
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1.70±0.570
1.80±0.750
2.00±0.790
2.70±0.836
自体骨
0.20±0.273
0.80±0.447
1.40±0.547
2.10±0.224
2.50±0.866
生理盐水
0.00±0.000
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0.40±0.652
0.50±0.707
1.10±0.223
1.20±0.447
表3四种移植材料的比较(X线和组织学)
比较组别 2周 4周 8周 12周 16周 ①×② NS NS NS P<0.05 P<0.05 ①×③ P<0.05 P<0.01 P<0.05 P<0.05 P<0.05 ①×④ P<0.01 P<0.05 P<0.01 P<0.01 P<0.01 ②×③ P<0.05 P<0.05 NS NS NS ②×④ P<0.01 P<0.05 P<0.05 P<0.05 P<0.05 ③×④ NS NS P<0.05 P<0.01 P<0.05
注：(1)①BMA组；②BM组；③自体骨组；④生理盐水组
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(2)NS表示差异无显著性意义
本实验用BMA复合材料移植修复骨缺损，无排斥反应，效果好，且取材容易，价格便宜。如能应用于临床，对于经济落后的地区，既可减轻患者经济负担，又使治疗效果满意，不失为一种可行的骨缺损修复方法。
参 考 文 献
1，Urist MR, Lietze A, Mizutani H, et al. A bovine low molecular weight bone morphogenetic protein (BMP) fraction. Clin Orthop, 1982, (162):219- 232.
2，Delloye C， Verhelpen M， d Hemricourt J， et al. Morphometric and physical investigations of segmental cortical bone autografts and allografts in canine ulnar defects. Clin Orthop, 1992, (282):272- 292.
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3，Nilsson OS， Urist MR， Dawson EG， et al. Bone repair induced by bone morphogenetic protein in ulnar defects in dogs. J Bone Joint Surg (Br), 1986, 68:635- 642.
4，Sato K, Urist MR. Induced regeneration of calvaria by bone morphogenetic protein (BMP) in dogs. Clin Orthop, 1985, (197):301- 311.
5，屠冠军，金耀清，邓向东，等.诱导骨修复家兔桡骨骨缺损的实验研究.中国医科大学学报，1997,26：153-155.
6，Burwell RG， LEEDS, ENGLAND. The fresh composite homograft- autografts of cancellous bone. J Bone Joint Surg (Br), 1964, 46:110- 140.
(收稿日期:1999-07-10), 百拇医药
单位：李志跃(421001湖南，衡阳市中心医院骨外科)；孙运才(衡阳医学院附属第二医院骨外科)
关键词：骨基质；骨髓；移植，自体；骨移植；骨再生
中华骨科杂志000713
【摘要】目的探讨骨质基明胶(BMG)复合自体红骨髓移植及其与同种库存骨联合移植修复骨缺损的效果，为其应用于临床提供实验依据。方法将BMG与自体红骨髓复合，制成BM；并采用兔桡骨干1.5cm缺损的动物模型。通过观察大体形态及进行X线检查、组织学检查等，比较BM移植、BM与同种库存骨联合移植(简称BMA移植)及自体骨移植修复节段性骨缺损的疗效。结果(1)BMA移植，术后16周全部骨愈合(5/5)，修复效果优于自体骨和BM移植(P<0.05)；(2)BM移植，早期修复效果(术后2、4周)优于自体骨移植，后期修复效果(术后8、12、16周)与自体骨移植比较，差异无显著性意义(P>0.05)；(3)BMA、BM、自体骨移植明显优于对照组(P<0.01)。结论BMA、BM、自体骨移植均有效地修复了节段性骨缺损。BMA复合物有明显促进骨缺损修复的作用，强于自体骨移植；其成骨方式包括骨传导、骨诱导、骨髓成骨。骨髓成骨属于早期现象。
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The use of BMG- autologous red marrow- allograft in the repair of segmental radius defects in rabbits
LI Zhiyue
(Department of Orthopaedics, Hengyang Center Hospital, Hunan 421001, China)
SUN Yuncai.
【 Abstract】 Obejective To investigate the efficacy of combined use of BMG- autologous red marrow- allograft (BMA) in repairing segmental bony defects. Methods A combined grafting material (BM)was made by BMG and autologous red marrow. BM, BMA or autograft was used respectively to repair 1.5 cm segmental defects created in the radius of rabbits. The repair capability for each of the treatment was assessed physically, radiographically and histogically at 2,4,8,12,16 weeks after operation. Results 1) 100% (5/5) of the specimens had complete bony union with trabecullar and cortical bone on the sites with BMA at 16 weeks after implantation, and BMA exhibited the strongest defect- repair power. 2) BM grafts achieved a better bone formation than autografts at the early stage of the repair process(2 and 4 weeks after implantation), and no significant union score was discovered between BM and autograft at 8, 12, 16 weeks. 3) Histological examination showed that new bone formation in the defect sites treated with BMA and BM first appeared early at 2 week, which could not be found in the saline control group. Conclusion BMA, BM or autograft implantation can efficiently repair bony defect, and the capability of BMA is the best of all by the way of satisfactory osteoconduction, osteoinduction and osteogenesis of bone marrow. Bone marrow- related bone formation is inclined to be an early phenomenon.
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【 Key words】 Bone matrix; Bone marrow; Transplantation,autologous; Bone transplantation; Bone regenertion
骨缺损通常由于外伤、感染、先天畸形、恶性肿瘤所致，其修复特别是大段骨缺损修复是骨科界一大难题。人们已研究运用了多种方法修复骨缺损，其中有单独使用骨基质明胶(BMG)或BMP修复骨缺损，但其缺乏支撑、释放快，效果不理想。以后又用BMG/BMP复合某些材料修复骨缺损取得了一定的效果。本实验用BMG复合自体红骨髓、同种库存骨修复大段骨缺损，以往未见报道。我们通过研究其修复效果，为其应用于临床提供实验依据。
材料与方法
一、动物
新西兰大白兔55只，体重2.0～2.5kg,雌雄不限，分开喂养。其中5只用来制备库存骨，50只在0.11mol/L的戊巴比妥钠(1ml/kg)静脉麻醉后，在无菌操作下，切开皮肤、筋膜,逐层分开肌肉、血管、神经。充分暴露桡骨中段，锐剪剪去约1.5cm桡骨(包括骨膜)，共制作100侧骨缺损模型。将50只大白兔随机分为四组，分别植入BMG-自体红骨髓-同种库存骨(简称BMA)，BMG-自体红骨髓(简称BM),自体骨和生理盐水(作为对照)。实验动物分别于术后2、4、8、12、16周分批处死取材行相关检查。
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aBMA组b自体骨组cBM组d生理盐水组
图1术后4周骨缺损修复情况
aBMA组b自体骨组cBM组d生理盐水组
图2术后8周骨缺损修复情况
aBMA组b自体骨组cBM组d生理盐水组
图3术后16周骨缺损修复情况
二、材料制备
(1)BMG：按相关方法制备[1]。(2)库存骨制备:取5只新西兰大白兔，空气栓塞处死。在无菌操作下取双侧尺、桡骨，剪成1.5cm长骨块。刮除骨髓和内外骨膜，剖开骨块，置于灭菌烧瓶内，以质量分数为75%的酒精溶液浸泡，置于4℃冰箱中，保存3周后使用。(3)自体红骨髓：从股骨大转子处穿刺抽取2ml。
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三、X线检查
投照条件为45kV，50mA，0.08s，焦距90cm。去除全长尺、桡骨肌肉，摄正、侧位X线片，按Delloye等[2]方法稍加修改，根据X线片测量骨痂形成，并结合检查缺损断端桥接部位的物理运动情况计分。
四、组织学检查
所有标本用1.33mol/L中性福尔马林液固定，脱钙、冲洗、石蜡包埋，沿骨纵轴切片。HE染色，每一标本切取四张，取其中一张，按Nilsson等[3]方法，根据光镜下所见的断端连接、骨痂形成和骨髓的出现等情况计分。
五、统计学方法
实验数据用
±s表示，秩和检验(Nemeyi法)，α值取0.05。, 百拇医药
结果
一、大体观察
移植术后4周，BMA组、自体骨组移植物与宿主骨界限不清，稳固，推之不动，见有骨痂向断端延伸，BM组有较硬的骨软骨组织填充整个缺损处。16周时，BMA组移植物完全被骨痂包埋，移植物与宿主骨界限消失。手术后不同时期，均未见移植物周围软组织变性、坏死及出现包囊状物。对照组16周缺损区仍然为纤维连接，并形成假关节。
二、X线检查
术后2周，BMA、自体骨、BM组未见明显变化，断端间隙清晰。4周，BMA组成骨现象最明显，断端间出现较多骨痂，呈梭形，间隙模糊，移植骨周边有类骨膜反应；BM组出现点片状低密度骨痂阴影；自体骨两端也出现低密度阴影。8周，BMA组断端处骨痂影增多，密度增高，移植骨增粗，出现骨性连接；BM组缺损两端有片状骨痂呈骨性连接。12周，BMA组2侧骨痂明显，1侧骨性连接，1侧断端间隙基本融合，骨皮质光滑，骨髓腔有再通趋势，1侧骨桥明显。16周，BMA组5侧达骨性愈合(5/5)，其中3侧骨髓腔再通；自体骨有3侧骨性愈合，2侧骨髓腔接近再通；BM组出现局限性骨髓腔的融合，2侧骨性愈合，并出现骨髓腔再通。
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对照组术后2周无变化。4～12周，缺损断端有少量骨痂向缺损中央延伸。术后16周，缺损断端骨质硬化，骨髓腔被封闭(图1～3)。
三、组织学检查
移植手术后2周，BMA、BM、自体骨组移植物与宿主骨之间有软骨细胞生长，以BMA和BM组明显。BMA组有纤维组织从断端间隙梭形伸入骨髓腔，BMA及BM组有多中心散在的软骨细胞。4周，BMA组移植骨周边诱导骨明显增加，成骨细胞增生活跃；BM组诱导骨呈岛状分布于骨缺损处。8周，BMA组可见软骨细胞大部分向成骨细胞和骨细胞转化，并出现较多破骨细胞，编织骨向板层骨过渡；BM组诱导骨和宿主骨基本融合，细胞成分丰富；自体移植骨成活，未见坏死。12周，BMA组移植骨与宿主骨有髓腔再通趋势，新生的毛细血管丰富；BM组有局限性骨髓腔形成。16周，BMA组断端由板层骨连接，骨细胞成熟，顺长轴方向排列，骨髓腔较规则，造血细胞减少；BM组及自体骨组在光镜的成骨图像与BMA组接近一致(图4)。
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图4BMA组术后不同时间光镜的成骨图像a术后2周，BMA组骨组织缺损处纤维性连接,可见软骨细胞×50b术后8周，BMA组诱导骨与宿主骨融合,大部分软骨细胞向成骨细胞和骨细胞转化×25c术后12周，BMA组诱导骨成板状骨,残留骨基质红染,可见新生毛细血管×25d术后16周，BMA组形成皮质骨,骨髓腔再通×25
对照组术后2周有软骨细胞从断端向缺损中央生长。12～16周呈团簇状，软骨细胞和类骨质仍局限在两端，缺损中央被纤维结缔组织充填，血管少，未见成骨现象。
四、统计学结果
X线、组织学检查及统计学处理结果见表1～3。表1为根据骨缺损通过X线所见骨痂形成和断端物理运动情况，按相关标准计分[2]，计算各组相对值。表2为根据组织学所见，按相关标准计分[3],计算各组的相对值。通过秩和检验，无论是X线还是组织学方面，结果是相吻合的。BMA组优于BM组(术后12、16周，P<0.05)或自体骨组(P<0.05)；BM组早期优于自体骨组(术后2、4周，P<0.05)，后期两组差异无显著性意义(术后8、12、16周，P>0.05)；BMA、BM、自体骨组明显优于对照组(P<0.01)。
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讨论
骨缺损修复机制有骨诱导、骨传导、骨引导等。影响骨修复的局部因素有细胞移行、骨生成活性的表达水平、细胞膜受体机制、第二信息、骨诱导生长因子、单位时间处于有丝分裂相的细胞数目等[4]。自体骨修复缺损效果好，但来源有限，特别是修复大段骨缺损，会造成自体新的骨缺损和创伤。因此，寻找良好的自体骨替代材料为人们所关心。
细胞成分是骨的主要抗原来源。异种骨抗原性主要存在于骨细胞和哈佛管的内皮成分。本实验异种骨基质明胶(BMG)是将猪骨在脱钙基础上，继续去除BMP以外的95%的非胶原性蛋白和脂类制成，并经过特殊处理，使BMG内大部分细胞成分消失，其抗原性已发生改变。使之具有较强的骨诱导能力，同时其抗原性经检验未检出。
自体红骨髓的成骨活性主要源于骨髓基质和骨祖细胞。骨祖细胞有两种类型:一种是诱导性骨祖细胞(inducibleosteogenicprecursorcell，IOPC)，为未分化的间叶细胞，存在于所有结缔组织中，在BMP的诱导作用下，可转化为成骨细胞系；另一种是定向骨祖细胞(determinedosteogenicprecursorcell，DOPC)，仅存在于骨髓基质和骨表面上，为已分化的骨系。骨髓中单核细胞也可能分泌某种因子，刺激来自骨髓基质细胞和血管周围的间充质细胞转化为成骨细胞和成软骨细胞。另外骨髓损伤会诱发局部及系统成骨反应，这种反应由骨生成肽(osteogenicgrowthpeptide,OGP)所调节，后者促进骨细胞增殖、钙化，增加骨痂形成。
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将同种异体骨置于酒精中浸泡，并置于4℃冰箱中保存2周，明显降低了其抗原性。单独应用库存骨修复骨缺损，早期起机械填充作用，后期起提供支架桥梁，供宿主组织长入和新骨沉积，共同完成爬行替代生长的改造过程。
可见BMG、自体红骨髓、同种异体库存骨，三者都有一定程度的促进骨修复作用。屠冠军等[5]用BMG与自体红骨髓复合修复成年家兔0.5cm的桡骨骨缺损，术后6周骨缺损已完全愈合。Burwell等[6]用同种异体骨与自体红骨髓复合移入肌肉内，发现有新骨形成，而单独的骨块，则没有新骨形成。本实验将以上三种材料有机结合，以BMA修复新西兰大白兔桡骨1.5cm大段骨缺损。术后16周骨缺损愈合率达100%(5/5)，其中有3侧骨髓腔再通，优于自体骨和BM(P<0.05)，BMA修复效果最好。从以上可知三种材料结合可互相取长补短,BMG充分吸附于同种库存骨上，可缓慢释放诱导活性成分BMP，延长诱导靶细胞(包括骨髓细胞)成骨时间。与骨髓在库存骨支撑下，共同完成骨的生长和塑形，增强了修复骨缺损的能力。另外本实验发现BM组于术后2、4周修复作用强于自体骨组(P<0.05)，其可认为是骨髓趋向于早期成骨所致。
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表1四种材料修复新西兰大白兔桡骨骨缺损X线和物理检查结果(
±s)分组
2周
4周
8周
12周
16周
BMA
0.30±0.274
1.28±0.669
2.00±0.704
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3.10±0.742
3.60±0.548
BM
0.26±0.250
1.16±0.594
1.50±0.612
2.24±0.336
2.40±0.960
自体骨
0.00±0.000
0.34±0.321
0.86±0.404
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2.10±0.224
2.50±0.866
生理盐水
0.00±0.000
0.20±0.274
0.30±0.274
0.70±0.274
1.00±0.354
表2四种材料修复新西兰大白兔桡骨骨缺损组织学检查结果(
±s)分组
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2周
4周
8周
12周
16周
BMA
0.76±0.250
1.80±0.836
2.60±0.418
3.10±0.742
3.60±0.548
BM
0.70±0.274
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1.70±0.570
1.80±0.750
2.00±0.790
2.70±0.836
自体骨
0.20±0.273
0.80±0.447
1.40±0.547
2.10±0.224
2.50±0.866
生理盐水
0.00±0.000
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0.40±0.652
0.50±0.707
1.10±0.223
1.20±0.447
表3四种移植材料的比较(X线和组织学)
比较组别 2周 4周 8周 12周 16周 ①×② NS NS NS P<0.05 P<0.05 ①×③ P<0.05 P<0.01 P<0.05 P<0.05 P<0.05 ①×④ P<0.01 P<0.05 P<0.01 P<0.01 P<0.01 ②×③ P<0.05 P<0.05 NS NS NS ②×④ P<0.01 P<0.05 P<0.05 P<0.05 P<0.05 ③×④ NS NS P<0.05 P<0.01 P<0.05
注：(1)①BMA组；②BM组；③自体骨组；④生理盐水组
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(2)NS表示差异无显著性意义
本实验用BMA复合材料移植修复骨缺损，无排斥反应，效果好，且取材容易，价格便宜。如能应用于临床，对于经济落后的地区，既可减轻患者经济负担，又使治疗效果满意，不失为一种可行的骨缺损修复方法。
参 考 文 献
1，Urist MR, Lietze A, Mizutani H, et al. A bovine low molecular weight bone morphogenetic protein (BMP) fraction. Clin Orthop, 1982, (162):219- 232.
2，Delloye C， Verhelpen M， d Hemricourt J， et al. Morphometric and physical investigations of segmental cortical bone autografts and allografts in canine ulnar defects. Clin Orthop, 1992, (282):272- 292.
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3，Nilsson OS， Urist MR， Dawson EG， et al. Bone repair induced by bone morphogenetic protein in ulnar defects in dogs. J Bone Joint Surg (Br), 1986, 68:635- 642.
4，Sato K, Urist MR. Induced regeneration of calvaria by bone morphogenetic protein (BMP) in dogs. Clin Orthop, 1985, (197):301- 311.
5，屠冠军，金耀清，邓向东，等.诱导骨修复家兔桡骨骨缺损的实验研究.中国医科大学学报，1997,26：153-155.
6，Burwell RG， LEEDS, ENGLAND. The fresh composite homograft- autografts of cancellous bone. J Bone Joint Surg (Br), 1964, 46:110- 140.
(收稿日期:1999-07-10), 百拇医药