胫骨骨折大鼠失神经支配条件下骨折愈合过程中最大载荷及静态骨计量学参数变化

背景:临床观察表明,截瘫患者骨折常常愈合加快或在下肢有异位骨化形成,表明周围神经系统对骨折愈合有重要的调节作用。目的:观察一侧下肢失神经胫骨骨折愈合过程中骨计量学参数及骨痂形成和生物力学的变化。设计:自身对照动物实验。单位:天津医院。材料:健康雄性Wistar大鼠36只,6个月龄,平均体质量210g。方法:实验于2001-03/2004-03在天津医院动物实验中心完成。将大鼠一侧下肢制成失神经胫骨骨折模型,对侧制成正常神经支配骨折模型。骨折后2周、4周麻醉状态下处死大鼠,取双侧胫骨,拍X射线片、测定生物力学强度,制备不脱钙切片,进行骨计量学观察。主要观察指标:①两组大鼠骨折后双侧胫骨和骨痂湿质量比较。②X射线平片计分。③胫骨标本生物力学测试结果。④骨折愈合组织形态学观察。结果:①两组大鼠骨折后双侧胫骨和骨痂湿质量比较:骨折后2,4周失神经组重量远大于正常神经支配组[(0.94±0.15)比(0.76±0.14)g,(1.06±0.26)比(0.81±0.10)g,P<0.05]。②X射线平片计分结果:失神经组骨痂形成量明显增多(P<0.01)。③胫骨标本三点弯曲生物力学测试结果:骨折后2,4周失神经组骨痂的强度明显低于正常神经支配组[(9.88±8.49)比(16.62±13.38)N,(12.77±7.55)比(20.19±10.60)N,P<0.05]。④骨计量学检测结果:静态参数与正常神经支配组比较,失神经组矿化骨小梁宽度明显减小(P<0.05),类骨质宽度增加,破骨细胞指数及骨吸收表面明显增大(P<0.05),成骨细胞指数及骨形成表面两组无差别;动态参数与正常神经支配组比较,失神经组矿化沉积率明显变小(P<0.05),类骨质成熟时间延长(P<0.05)。结论:周围神经在骨折愈合早、中期起重要的调节作用,完整的神经支配是骨折愈合所必需的。     

大鼠胫骨骨折愈合过程中Ⅰ、Ⅱ型胶原蛋白的表达：失神经状态下Westernblot方法测定

背景：近年来大量的实验及临床观察均证实神经因素对骨折愈合有调节和支配作用。Ⅰ型胶原是促成骨细胞分化和增强成骨细胞黏附能力主要因素，是组成骨构架的基质蛋白；而Ⅱ型胶原由软骨细胞产生。目的：观察失神经状态下骨折愈合过程中Ⅰ、Ⅱ型胶原蛋白表达的变化规律。设计、时间及地点：随机对照动物实验，于2005—05／12在解放军第二军医大学动物实验室及细胞生物教研究室完成。材料：选用3月龄健康雄性SD大鼠40只，采用随机数字表法分为2组，单纯胫骨骨折组与脊髓损伤并胫骨骨折组各20只。方法：单纯胫骨骨折组大鼠于从左胫骨平台前缘插入1根中Φ8min克氏针，制成胫骨骨折模型。脊髓损伤并胫骨骨折组在植备上述模型的基础上，横断切除T30段脊髓约0．3cm，制成T10脊髓完全性损伤大鼠胫骨骨折模型。主要观察指标：分别于伤后1，2，4，5周采用Western blot法检测两组大鼠骨折断端骨痂中Ⅰ、Ⅱ型胶原的蛋白表达。结果：伤后第1周两组大鼠骨折断端骨痂中Ⅰ、Ⅱ型胶原均有表达，脊髓损伤并胫骨骨折组两种胶原的表达程度均高于单纯胫骨骨折组（P〈0．05）：伤后第2周脊髓损伤并胫骨骨折组Ⅱ型胶原的表达量达到峰值，高于单纯胫骨骨折组（P〈0．05）；伤后第4周单纯胫骨骨折组Ⅰ型胶原表达量达峰值，高于脊髓损伤并胫骨骨折组（P〈0．05），脊髓损伤并胫骨骨折组Ⅱ型胶原仍有高表达：伤后第5周两组Ⅰ、Ⅱ型胶原表达量均下降。结论：失神经状态下骨折愈合过程中Ⅰ、Ⅱ胶原的分泌规律与正常骨折愈合一致，区别在于各时间点尤其是在峰值点上表达量有明显差异。     

大鼠胫骨骨折愈合过程中Ⅰ,Ⅱ型胶原蛋白的表达:失神经状态下Western blot方法测定

背景：近年来大量的实验及临床观察均证实神经因素对骨折愈合有调节和支配作用。Ⅰ型胶原是促成骨细胞分化和增强成骨细胞黏附能力主要因素，是组成骨构架的基质蛋白；而Ⅱ型胶原由软骨细胞产生。目的：观察失神经状态下骨折愈合过程中Ⅰ、Ⅱ型胶原蛋白表达的变化规律。设计、时间及地点：随机对照动物实验，于2005—05／12在解放军第二军医大学动物实验室及细胞生物教研究室完成。材料：选用3月龄健康雄性SD大鼠40只，采用随机数字表法分为2组，单纯胫骨骨折组与脊髓损伤并胫骨骨折组各20只。方法：单纯胫骨骨折组大鼠于从左胫骨平台前缘插入1根中Φ8min克氏针，制成胫骨骨折模型。脊髓损伤并胫骨骨折组在植备上述模型的基础上，横断切除T30段脊髓约0．3cm，制成T10脊髓完全性损伤大鼠胫骨骨折模型。主要观察指标：分别于伤后1，2，4，5周采用Western blot法检测两组大鼠骨折断端骨痂中Ⅰ、Ⅱ型胶原的蛋白表达。结果：伤后第1周两组大鼠骨折断端骨痂中Ⅰ、Ⅱ型胶原均有表达，脊髓损伤并胫骨骨折组两种胶原的表达程度均高于单纯胫骨骨折组（P〈0．05）：伤后第2周脊髓损伤并胫骨骨折组Ⅱ型胶原的表达量达到峰值，高于单纯胫骨骨折组（P〈0．05）；伤后第4周单纯胫骨骨折组Ⅰ型胶原表达量达峰值，高于脊髓损伤并胫骨骨折组（P〈0．05），脊髓损伤并胫骨骨折组Ⅱ型胶原仍有高表达：伤后第5周两组Ⅰ、Ⅱ型胶原表达量均下降。结论：失神经状态下骨折愈合过程中Ⅰ、Ⅱ胶原的分泌规律与正常骨折愈合一致，区别在于各时间点尤其是在峰值点上表达量有明显差异。     

大鼠胫骨骨折愈合过程中Ⅰ、Ⅱ型胶原蛋白的表达：失神经状态下Western blot方法测定

目的:揭示失神经骨折愈合中Ⅰ、Ⅱ型胶原蛋白表达的变化规律,探讨神经系统对骨折愈合机制的影响。方法:实验于2005-05/12在解放军第二军医大学动物实验室及细胞生物教研究室完成。40只SD大鼠按随机数字表法分成2组,每组20只。单纯左胫骨骨折组(胫骨骨折组),于左胫骨前弓状缘上0.3cm上1/3处咬断胫骨,从胫骨平台前缘插入一根直径0.8mm克氏针,制成胫骨骨折模型。T10脊髓完全性损伤并左胫骨骨折组(脊髓损伤并胫骨骨折组),在上述模型的基础上,横断切除T10段脊髓约0.3cm,制成T10脊髓完全性损伤大鼠胫骨骨折模型制备。分别于伤后1,2,4,5周采用Westernblot方法检测骨痂中Ⅰ、Ⅱ型胶原的蛋白表达。结果:40只大鼠全部进入结果分析。伤后第1周,两组Ⅰ、Ⅱ型胶原均有表达,脊髓损伤并胫骨骨折组两种胶原的表达程度均高于胫骨骨折组;伤后第2周,脊髓损伤并胫骨骨折组Ⅱ型胶原的表达达到峰值,高于胫骨骨折组(39.45±0.99,29.45±0.85,aP<0.05);伤后第4周,胫骨骨折组Ⅰ型胶原表达量达峰值,高于脊髓损伤并胫骨骨折组(31.69±1.42,26.33±1.11,aP<0.05),脊髓损伤并胫骨骨折组Ⅱ型胶原仍有高表达;伤后第5周,胫骨骨折组、脊髓损伤并胫骨骨折组Ⅰ、Ⅱ型胶原表达下降(Ⅰ型胶原2组依次为:20.32±0.56,13.57±0.44;Ⅱ型胶原2组依次为6.34±0.21,12.58±0.44)。结论:神经系统可能通过调节Ⅰ、Ⅱ型胶原的分泌而影响骨折愈合。     

吸烟大鼠骨折愈合过程中骨痂含量的变化

背景:骨折愈合过程的完成受众多因素影响,吸烟是否对骨折愈合也有影响?目的:探讨吸烟与骨折愈合的关系。设计、时间及地点:随机对照动物实验,于2006-03/08在兰州大学第一医院骨科中心完成。材料:健康雄性Wistar大白鼠80只,体质量(280±25)g。香烟(兰州牌,烤烟型,每支含焦油7mg,烟碱10mg,兰州卷烟厂生产)。方法:80只雄性Wistar大白鼠随机分成正常对照组(不吸烟)、吸烟戒烟组、轻度吸烟组和重度吸烟组,每组20只。除正常对照组外各组大鼠均于手术前1个月开始吸烟。吸烟戒烟组与轻度吸烟组每只大鼠合5支香烟,重度吸烟组每只大鼠合10支香烟,2次/d,1h/次,6d/周。术日,吸烟戒烟组动物开始戒烟,轻度吸烟组、重度吸烟组继续吸烟。4组大鼠均制作骨折模型。主要观察指标:分别于术后第1,7,14,21,28天利用X射线摄片与病理切片测量各组大鼠骨痂最大直径。结果:组间相比,在纤维骨痂形成期及骨性骨痂形成期骨痂直径最大,随着骨痂的改造塑形,骨痂直径又趋减少;骨折14,28d,轻度、重度吸烟组与正常对照组相比,骨痂最大直径值差异有显著意义(P<0.01),轻度吸烟组与重度吸烟组间差异也有显著性意义(P<0.05)。结论:吸烟是骨折愈合的不利因素。吸烟影响骨痂含量,使骨痂的形成减少,从而延缓骨折的愈合过程。     

失神经状态下胫骨骨折断端骨痂成骨的组织学变化

背景:有研究表明神经系统在骨折的修复重建中发挥重要的作用,但其具体机制尚未阐明,中枢神经及神经生长因子对骨痂中成骨的影响至今少有报道.目的:观察失神经状态下胫骨骨折断端骨痂成骨的组织学变化.方法:用SD大鼠建立左胫骨闭合骨折髓内固定大鼠模型,建模成功后随机为3组,左胫骨骨折组;T10脊髓横断组:于左胫骨骨折后,横断切除T10段脊髓约0.3 cm,制成T10脊髓完全性损伤大鼠胫骨骨折模型;神经生长因子治疗组:建立T10脊髓完全性损伤大鼠胫骨骨折模型后,肌注神经生长因子.术后各组均用苏木精伊红染色法观察骨组织形态变化,骨钙素免疫组织化学法观察骨痂中成骨情况,透射电镜观察成骨细胞内微结构变化.结果与结论:T10脊髓横断组大鼠在失神经状态下,骨痂中成骨细胞的数量减少,骨钙素表达减少,成骨细胞内细胞器功能低下.神经生长因子治疗组的以上各组织学观察指标均较T10脊髓横断组均有不同程度的改善.结果显示,神经生长因子可部分改善脊髓横断失神经状态下的骨组织再生情况.     

神经生长因子对大鼠胫骨骨折愈合的影响

背景：临床中发现失神经可导致骨折断端骨痂过度生长甚至在肌肉中出现异位骨化，这一现象提示神经因素对骨折愈合有影响。目的：探讨神经生长因子对大鼠胫骨骨折愈合的影响。设计、时间及地点：随机对照动物实验，于2005—06／2006—03在解放军第二军大学动物实验中心完成。材料：健康雄性3个月龄SD大鼠120只，体质量250—300g，随机分为单纯左胫骨骨折组和神经生长因子治疗组，每组60只。注射用神经生长因子由厦门北大之路生物工程有限公司提供。方法：两组人鼠制备单纯胫骨骨折，神经生长因子治疗组肌注2000AU（1．4g），1次／d，分别注射两侧腓肠肌，连续肌注2周。伤后第4周对2组大鼠骨折断端行断层CT，测量骨折断端最大横截面及计算骨痂灰度值，行生物力学3点折弯试验。主要观察指标：①骨组织形态计量学、骨密度测定。②骨痂组织形态学的观察。③免疫组化法测定骨痂组织骨钙素的表达。④观察2组大鼠骨痂中成骨细胞的超微结构变化。@Western印迹检测Ⅰ、Ⅱ型胶原的表达。结果：神经生长因子治疗组3点折弯试验各项生物力学参数均优于单纯左胫骨骨折组（P〈0．05）。形态学及超微结构观察见神经生长因子治疗组骨折愈合优于单纯左胫骨骨折组。神经生长因子治疗组Ⅰ型胶原蛋白表达明显高于单纯左胫骨骨折组（P〈0．05）；而单纯左胫骨骨折组骨痂Ⅱ型胶原蛋白的表达明显高于神经生长因子治疗组（P〈0．05）。结论：生物力学测试及Ⅰ型胶原蛋白表达和成骨细胞微观结构均说明神经生长因子对骨折断端的骨化有促进作用，其途径有可能在骨痂生长的不同时期通过调节Ⅰ、Ⅱ型胶原的量来调控骨折的愈合。     

股神经坐骨神经切断对大鼠胫骨骨折愈合早期影响的骨计量学观察

目的：通过大鼠失神经骨折愈合模型观察周围神经系统对骨折愈合早期的作用。方法：实验于2001-03／2003-03在天津市天津医院骨科研究所完成。16只成年Wistar雄性大鼠造成双侧胫骨闭合骨折，同时以髓内针内固定和石膏外固定，一侧切断股神经和坐骨神经，为失神经支配组，对侧保留神经，为骨折正常神经支配组。术后2周取材，做不脱钙切片，大鼠胫骨标本组织学观察采用Gemisa染色；矿化骨与类骨质观察采用yonKossa染色；四环素标记采用荧光显微镜观察；骨计量学静态参数测量以视野为参照单位，测量范围是骨折处外骨痂中的组织形态几何参数。结果：经X射线片检查8只鼠胫骨对位对线良好（8对标本）进入结果分析。①大鼠胫骨标本组织学观察结果：失神经支配组骨痂密度较低，生长稀疏，排列紊乱，骨痂明显不成熟；正常神经支配组所产生骨痂较致密，顺力线方向排列。②矿化骨与类骨质观察结果：失神经支配组骨痂中的破骨细胞数（个／mm^2）和破骨细胞吸收表面（％）远高于正常神经支配组[（43．0&;#177;14．8）比（20．7&;#177;10．3）个／mm^2；（22．3&;#177;7．8）比（7．8&;#177;2．9）％，P〈0．01），成骨细胞数两者无明显差别（P〉0．05）。③四环素标记观察结果：荧光显微镜下可见失神经支配组沉积荧光物质较少，正常神经支配组则可见大量荧光物质沉积。结论：神经纤维在骨折愈合的早期即发挥重要的调节作用，正常神经支配是骨折愈合的必要条件，可以促进骨的矿化与沉积，调节破骨细胞与成骨细胞活性达到平衡。     

卵巢切除骨质疏松小鼠骨折愈合不同时期骨微结构及力学性能变化

背景：骨组织力学性能除受其自身的材料力学性能影响外，与骨量及结构形态等密切相关。骨质疏松的发病机制、微结构和力学性能还不是很清楚。目的：检测骨质疏松性骨折愈合不同时期骨密度、骨微结构与力学性能的变化，以期能为临床治疗提供科学指导与理论依据。设计、时间及地点：随机对照动物实验，于2005年在上海第二医科大学实验室完成。材料：选择6周龄雌性C57BL／6J小鼠，体质量25g，苁40只。方法：将小鼠分别行双侧卵巢切除的骨质疏松组与行假手术的对照组，每组20只，3周后所有小鼠行右侧股骨横断骨折建立骨质疏松性骨折模型，采用髓内钉固定，并与对照侧比较。主要观察指标：于术后l，2，4和8周采用x射线检测骨折愈合情况，采用双能x射线检测骨痂组织骨密度；Micro．CT测定骨痂形成和矿化；3点弯曲法测定力学性能。结果：①卵巢切除组骨痂骨密度明显低于对照组。②与对照组比较，卵巢切除组骨痂体积在骨折后1，2周明显减少，骨折后4，8周没明显改变。卵巢切除组在骨折后2周有明显高的矿化比例，在1，4和8周没有明显改变。③骨折后2，8周，对照组小鼠股骨最后负载和最后压力大于卵巢切除组。结论：骨质疏松性骨折修复过程中，显微结构、骨密度等随愈合时间而不断改变，并最终影响着骨痂组织的力学性能。     

核心结合因子α1在SD大鼠胫骨骨折愈合过程中的表达

目的：观察核心结合因子α1在SD大鼠胫骨骨折愈合过程中表达的变化，探讨核心结合因子α1在骨折修复中的作用。方法：实验于2003-10／2005—02在教育部口腔生物医学工程重点实验室完成。①将48只6个月龄雌性SD大鼠左侧胫骨制成相同的骨折模型，采用克氏针行髓腔内固定。②于骨折术后7，14，21，28d分批处死动物，采用X射线、组织学及免疫组织化学、半定量反转录-聚合酶链反应方法观察核心结合因子α1在骨折愈合过程中不同时期表达情况。结果：①X射线显示胫骨骨折断端无移位。②组织学切片显示骨折愈合过程中可同时见纤维性骨痂和软骨性骨痂形成。③核心结合因子α1免疫组织化学染色显示骨折术后第7天及14天时在增殖的间充质细胞及软骨细胞中见强阳性反应，从第21天起，核心结合因子α1染色阳性细胞数及阳性反应程度明显下降，7，14，21，28d各时间点免疫组织化学染色的平均吸光度值分别为0．568&;#177;0、013，0．534&;#177;0．016．0．313&;#177;0．011，0．277&;#177;0.008。④反转录-聚合酶链反应结果表明骨折术后第7天及14天时核心结合因子α1 mRNA表达量较高，第21天及28天时，核心结合因子α1 mRNA表达下调，各时间点基因表达的相对强度均值分别为1．935&;#177;0．231，2．103&;#177;0．264，0．956&;#177;0．045，0．527&;#177;0．038。结论：在SD大鼠胫骨骨折髓腔内内固定模型中，骨愈合主要表现为二期愈合方式，核心结合因子α1集中表达在骨痂形成的早期，说明核心结合因子α1是骨折愈合的启动调节因子之一。     

骨质疏松性骨折愈合中骨改建的动态参数及骨密度变化

背景:当骨质疏松骨强度下降时,遭受轻微创伤或其他各种风险因素均易发生骨折。目的:观察骨质疏松性骨折愈合过程中骨小梁组织学变化,骨密度及骨矿化沉积率的改变。方法:SD大鼠随机分为骨质疏松组与对照组,骨质疏松组大鼠切除双侧卵巢,术后3个月,建立骨折模型。骨折后4,8,12,16周,荧光显微镜下观察骨改建的动态参数,双能X线骨密度仪下测定骨痂组织的骨密度;骨折后1,2,4,6,8,12,16周,应用自动图像系统测量骨组织形态。结果与结论:骨质疏松组大鼠成熟小梁骨占骨痂面积比对照组小,且小梁骨厚度变薄、小梁骨间距较宽,骨质疏松组骨小梁表面荧光标记百分比及骨痂组织骨密度低于对照组;而骨矿化沉积率高于后者对照组。说明在骨质疏松性骨折愈合过程中,骨痂组织的组织学的异常改变导致骨折愈合质量的降低。     

骨质疏松性骨折愈合中骨改建的动态参数及骨密度变化

背景：当骨质疏松骨强度下降时,遭受轻微创伤或其他各种风险因素均易发生骨折。目的：观察骨质疏松性骨折愈合过程中骨小梁组织学变化,骨密度及骨矿化沉积率的改变。方法：SD大鼠随机分为骨质疏松组与对照组,骨质疏松组大鼠切除双侧卵巢,术后3个月,建立骨折模型。骨折后4,8,12,16周,荧光显微镜下观察骨改建的动态参数,双能X线骨密度仪下测定骨痂组织的骨密度;骨折后1,2,4,6,8,12,16周,应用自动图像系统测量骨组织形态。结果与结论：骨质疏松组大鼠成熟小梁骨占骨痂面积比对照组小,且小梁骨厚度变薄、小梁骨间距较宽,骨质疏松组骨小梁表面荧光标记百分比及骨痂组织骨密度低于对照组;而骨矿化沉积率高于后者对照组。说明在骨质疏松性骨折愈合过程中,骨痂组织的组织学的异常改变导致骨折愈合质量的降低。     

骨形态发生蛋白2在骨质疏松症大鼠骨折愈合过程中的表达

目的:骨折愈合过程中,间充质细胞向骨折部位迁徙并分化为软骨细胞及成骨细胞是其中的关键性环节,骨形态发生蛋白2在其中具有重要作用.观察骨形态发生蛋白2在绝经后骨质疏松症大鼠胫骨骨折早期愈合过程中表达的变化,探讨骨质疏松症骨折延迟愈合的原因.方法:实验于2005-08/2006-10在教育部口腔生物医学工程重点实验室完成.①实验材料及分组:64只6个月龄雌性SD大鼠随机分为去势组和对照组,每组32只.②实验过程:去势组行双侧卵巢切除建立Ⅰ型骨质疏松动物模型,对照组切除少量脂肪组织.3个月后造成胫骨骨折.③实验评估:两组于术后7,14,21,28 d麻醉状态下各取大鼠8只,取胫骨周围少量软组织和外骨痂的骨折断端、骨痂、骨皮质及骨髓腔的全层标本,分别进行组织学、免疫组织化学,半定量反转录-聚合酶链反应方法检测.结果:①组织学观察结果:显示骨折处膜内成骨和软骨成骨两种方式,术后第21天及28天时去势组骨痂中仍可见大量软骨细胞.②免疫组织化学结果:术后第7天及14天对照组骨形态发生蛋白2平均吸光度值大(阳性细胞计数高)于去势组,而在术后第21天低于去势组.③反转录-聚合酶链反应结果:术后第7天对照组骨形态发生蛋白2条带强度高于去势组,而在第14天弱于去势组.结论:骨形态发生蛋白2在骨折早期骨痂形成中具有重要作用,骨质疏松症骨折愈合早期骨形态发生蛋白2的表达量减少且延迟,可能是其愈合延迟的重要影响因素.     

兔胫骨平台骨折愈合中的骨密度变化

背景:目前对胫骨平台骨折的基础研究多集中在生物力学方面,对于其愈合过程中骨密度变化规律的研究很少。目的:观察胫骨平台骨折愈合过程中的骨密度变化情况。方法:选择18只新西兰大白兔制作胫骨平台骨折动物模型,骨折复位后用螺钉加压固定,分别于术后1,2,3,4,6,8周取胫骨标本。另取3只正常兔的胫骨标本作为对照。结果与结论:双能X射线骨密度测量显示,术后1周骨密度值较对照组略有降低,2周时骨密度值明显增大且差异显著(P<0.05)。3周时骨密度值陡然降低,3,4,6周时测得的骨密度值总体差异不大,4周时略为增高,8周时骨密度值又略微降低,3,4,6,8周数据比较差异无显著性意义。提示在良好的复位固定条件下,术后2周时骨折区域的骨密度值最高、成骨作用最强。