植入神经的自体骨髓基质细胞-β磷酸三钙复合体修复兔长骨骨缺损

目的:评估在自体骨髓基质细胞-β磷酸三钙复合体内植入感觉神经、运动神经以及感觉神经、运动神经联合神经束的成骨效果,分析组织工程骨神经化与成骨的关系。方法:实验于2003-12/2005-03在解放军第一军医大学南方医院组织工程实验室完成。选取健康6月龄新西兰大白兔32只,取2只兔作为骨缺损空白组,剩余30只兔随机分为5组:组织工程骨组、感觉神经束植入组、运动神经束植入组、血管束植入组、感觉 运动神经束联合植入组,6只/组。①除骨缺损空白组外,其余5组兔均采用速眠新、氯胺酮和阿托品复合液肌肉注射麻醉制备组织工程骨。②各组兔均建立股骨1.5cm长骨缺损模型。从兔左后肢股骨前外侧纵切口,沿股直肌与股外侧肌间隙锐性分开进入,不切开骨膜,采用钢板和螺钉内固定。于钢板第2、3孔之间,以线锯锯断股骨一侧,用直尺测量股骨1.5cm长,标记好另一端截骨线,线锯截断,切除该段对应的骨膜,造成标准的1.5cm段缺性骨与骨膜缺损。③组织工程骨的神经支配重建:组织工程骨组于骨缺损处只嵌入β磷酸三钙 经诱导分化的骨髓基质细胞复合物;感觉神经束植入组将隐神经游离足够的长度,锐性切断后将隐神经束植入β磷酸三钙 经诱导分化的骨髓基质细胞复合物的侧槽内;运动神经束植入组解剖出由股神经发出的支配股内侧肌的肌支,游离一段长度后切断,将此神经束植入β磷酸三钙 经诱导分化的骨髓基质细胞复合物的侧槽内并加以固定;血管束植入组将股动脉游离所需长度后不切断血管,直接将血管束顺行植入β磷酸三钙 经诱导分化的骨髓基质细胞复合物的侧槽内;感觉 运动神经束联合植入组将隐神经和股神经肌支联合植入β磷酸三钙 经诱导分化的骨髓基质细胞复合物的侧槽内并加以固定。骨缺损空白组仅制作标准的股骨1.5cm段缺性骨与骨膜缺损,然后钢板内固定,骨缺损内不植入任何材料。④术后4,8,12周组织工程骨组、感觉神经束植入组、运动神经束植入组、血管束植入组、感觉 运动神经束联合植入组各处死2只兔,观察组织工程骨的表面变化、内痂形成、骨缺损修复情况及周围组织反应。摄股骨正位X线片,用放射影像学评分和X线阻射影分析比较骨缺损修复情况。骨缺损空白组于术后12、18周各处死1只,摄片观察骨缺损愈合情况。结果:实验选取兔32只,全部进入结果分析。①细胞培养过程中倒置显微镜下观察结果:刚接种的骨髓中体积较大的单个核细胞呈球形,悬浮于培养液中。传代培养后3～4h开始贴壁,并逐渐向梭形细胞、多角型细胞转化,5～7d后细胞融合成单层,以后细胞可重叠生长,不发生细胞间的接触抑制现象,最后形成矿化结节。②术后各组大体观察结果:术后12周,组织工程骨组、运动神经束植入组材料大部分为骨痂所包裹,感觉神经束植入组骨缺损区为骨痂包裹,血管束植入组材料见骨缺损区为骨痂连接,感觉 运动神经束联合植入组骨缺损处为骨痂所充填,骨缺损空白组见骨缺损区有少量比较薄的骨痂,靠近两截骨端,骨缺损区为软组织包裹。③术后各组X线片观察结果:术后4,8,12周,感觉神经束植入组、血管束植入组、感觉 运动神经束联合植入组骨缺损区阻射影、材料吸收变化、截骨端愈合情况大体类似,但各组的成骨量与骨痂塑形均较组织工程骨组、运动神经束植入组出现早且截骨端愈合快。④术后各组植入修复骨缺损的放射影像学评分结果:与组织工程骨组、运动神经束植入组比较,感觉神经束植入组、血管束植入组、感觉 运动神经束联合植入组术后4,8,12周骨缺损区影像学评分均明显升高(P均<0.05),但此3组之间基本相似(P>0.05)。⑤术后各组植入骨缺损阻射密度测量值的比较:与组织工程骨组、运动神经束植入组比较,感觉神经束植入组、血管束植入组、感觉 运动神经束联合植入组术后4,8,12周骨缺损阻射密度相对值均明显升高(P均<0.05),但此3组之间基本相似(P>0.05)。结论:在组织工程骨中分别植入感觉神经束、血管束、感觉神经联合运动神经束后,可显著提高组织工程骨的成骨效果,但在组织工程骨中植入运动神经未明显增加组织工程骨的成骨作用。

Repair of large bone defects with nerve implants of autologous mesenchymal stem cells seeded into beta-tricalcium phosphate in a rabbit model