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编号:10230359
续断对实验性骨折愈合影响的骨组织形态计量学研究
http://www.100md.com 《中国中医骨伤科杂志》 1999年第3期
     作者:洪定钢 时光达

    单位:洪定钢 广西柳州市中医院骨科(545001 柳州);时光达 贵阳中医学院 指导者

    关键词:骨组织形态计量学;续断;骨折愈合

    中国中医骨伤科990302 摘要 为了解中药续断对骨折愈合的影响,我们利用骨组织形态计量学技术进行实验研究。结果是该药能提高成骨细胞的活性和数量、促进基质钙化、促进骨痂生长、加快骨痂的改建。结论是续断可促进骨折愈合。

    Bone Histomorphometry Study of Effect of Dipsacus Japonicus on

    Experimental Fracture Healing


, 百拇医药     Hong Dinggang,Shi Guangda

    Liuzhou Chinese Traditional Medicine Hospital,Liuzhou 545001

    ABSTRACT By bone histomorphometry,the traditional chinese medicine (Dipsacus japonicus)usually used in treating a wound of bone,has been studied.The result has shown that the medicine can improve the activity and number of osteoblast and encourage bone matrix calification.In the meantime,the medicine can also increase the acticity and number of osteoclast and speed up the rebuilding of callus.So the medicine can take effect in promoting the fracture's healing.
, 百拇医药
    KEY WRODS Bone histomorphometry Dipsacus japonicus Fracture healing

    骨组织形态计量学(Bone hisomorphometry),简称骨计量学。是近年来新兴的一门组织定量技术。其运用四环素活体标记和不脱钙的骨切片方法不仅可以测算许多骨组织形态结构的静态参数,而且还可获得骨组织的动态参数。它是一种直接研究骨组织变化的定量分析法,可提供很多新型的骨组织形态计量资料。[1,2]我们借助这一技术对治疗骨伤疾病常用的中药续断进行了实验研究,以了解该药对骨折愈合的影响。

    材料与方法

    1 动物处理 选5~8月龄新西兰大白兔20只,雌11只,雄9只,平均体重1.602±0.35Kg。随机分为断组和空白对照组,每组动物为10只。每组动物又随机平均分为两个亚组,即第一次取标本组(前期)和第二次取标本组(后期)。每只动物均在戊巴比妥钠腹腔麻醉下用锯行双前肢桡骨中段横断0.3cm缺损手术。造模后第二天开始给续断组中药水灌胃,剂量为6ml.Kg-1(相当于续断3g.Kg-1)每2天1次。对照组则给与相同剂量的蒸溜水灌胃。术后第8天和第19天,分别给每组中前期取标本动物耳静脉注射四环素进行双标记,剂量为25mg.Kg-1,第21天处死动物采取标本;术后第29天和第40天分别给每组中后期取标本组进行四环素双标记,方法与剂量与前期处理相同,并于第42天处死动物取标本。两次处死的动物均立即取出左上肢桡骨缺损处包括其上下1cm的骨折愈合标本,标本置于70%乙醇固定保存。
, 百拇医药
    2 骨标本的处理 经固定后的标本进行梯度逐级脱水后,二甲苯透明,然后进行不脱钙骨有机玻璃包埋。[3]用Jung K重型硬质切片机连续切片,取20μm厚片不染色制片备作荧光镜检;5μm簿片行甲苯胺蓝染色制片备作组织学观察及形态结构检测。

    3 骨组织形态结构的测量 本实验的定量形态测量是用半自动图像分析系统(M0P-40,IBAS-1000,OPTON公司,德国)。启用的是标准测量程序。切片的测量是以视野为参照单位。测量范围是骨折处外骨痂中的组织形态几何参数,包括:骨痂(骨性)、骨痂上的类骨质、成骨细胞、破骨细胞、吸收性陷窝、骨壁及四环素荧光标记。所测得的基本参数转输入骨计量参数计算程序中计算,得到的静态及动态参数最后进行统计学处理(t检验)。

    结果

    1 骨组织形态学定性观察 术后第21天。续断组骨折处有大量致密的骨痂生长,外骨痂已会师桥接,骨痂顺力线排列,骨折端间可见少量纤维软骨骨痂,未见有血肿。类骨质多而宽厚,成骨细胞大且多。而同期对照组骨痂生长稀疏,排列紊乱,外骨痂未见会师桥接,骨折端外骨痂间嵌有“V”形软骨,骨折处仍可见较多的机化血肿、纤维组织及软骨组织。
, 百拇医药
    术后第42天。续断组骨折部髓腔已再通,外骨痂基本改建成板层骨,骨痂量多,可见有少许软骨存在于外骨痂中。而同期对照组骨折处髓腔尚未再通,外骨痂稀少而且未桥接会师。骨折端间仍可见较多的纤维软骨组织。

    2 骨组织形态计量参数

    2.1 静态参数 骨折前期(即第21天,下同),续断组矿化骨痂面积明显大于对照组(P<0.05),而矿化骨痂均宽明显低于对照组(P<0.05)。类骨质面积显著地大于对照组(P<0.05),类骨质均宽及类骨质%明显小于对照组(P<0.05)。活性成骨面%及成骨细胞指数均明显大于对照组(P<0.05),而矿化表面%显著小于对照组(P<0.05)。活性吸收面%吸收性陷窝%及破骨细胞指数,两组间无显著性差异(P>0.05),见表1。

    表1 (前期)续断组、对照组骨计量静态参数 (±s) 参数
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    续断组(n=15)

    对照组(n=15)

    P

    矿化骨痂面积

    163000±26748.82

    71931.62±3634.86

    <0.05

    矿化骨痂均宽

    42.302±7.75

    51.44±8.47

    <0.05

    类骨质面积
, 百拇医药
    10509.67±2656.89

    6630.44±792.23

    <0.05

    类骨质均宽

    5.61±0.541

    7.263±0.307

    <0.05

    类骨质%

    7.387±1.651

    9.634±0.341

    <0.05

    活性成骨面%
, 百拇医药
    39.31±4.58

    32.81±4.29

    <0.05

    成骨细胞指数

    41.91±5.804

    28.55±2.95

    <0.05

    活性吸收面%

    4.045±1.91

    4.696±1.84

    >0.05

    吸收陷窝%
, 百拇医药
    1.96±0.918

    1.54±0.19

    >0.05

    破骨细胞指数

    1.43±0.727

    1.631±0.61

    >0.05

    矿化表面%

    18.31±3.11

    25.08±6.86

    <0.05

    n 指视野数,下同。
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    骨折后期(即第42天,下同)。续断组矿化骨痂面积、矿化骨痂均宽都比对照组明显大(P<0.05),矿化表面%也显著多于对照组(P<0.05)。而类骨质面积、类骨质均宽、类骨质%及成骨细胞指数比对照组小得多(P<0.05)。续断组活性吸收面%比对照组显著多(P<0.05)。此期活性成骨面%、吸收陷窝%、破骨细胞指数等参数两组间均无明显差异(P>0.05),见表2。

    表2 (后期)续断组、对照组骨计量静态参数 (±s) 参数

    续断组(n=15)

    对照组(n=15)

    P

    矿化骨痂面积

    171967.1±46898.73
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    89671.81±7391.48

    <0.05

    矿化骨痂均宽

    68.29±10.69

    58.65±0.887

    <0.05

    类骨质面积

    2224±2050.66

    6649.41±710.69

    <0.05

    类骨质均宽

    4.047±1.222
, 百拇医药
    9.26±2.08

    <0.05

    类骨质%

    1.184±0.971

    7.408±0.182

    <0.05

    活性成骨面%

    14.157±13.28

    23.45±2.53

    >0.05

    成骨细胞指数

    11.025±9.171
, 百拇医药
    18.46±0.84

    <0.05

    活性吸收面%

    6.672±4.093

    2.92±1.64

    <0.05

    吸收陷窝%

    1.636±1.265

    0.77±0.252

    >0.05

    破骨细胞指数

    1.793±0.965
, 百拇医药
    1.156±0.309

    >0.05

    矿化表面%

    39.696±9.078

    26.98±5.91

    <0.05

    2.2 动态参数 骨折前期,续断组的骨矿沉积率、骨形成率(面积、体积)都比对照组显著小(P<0.05),而骨形成率(BMU)则显著高于对照组(P<0.05)。续断组成骨细胞活性显著小于对照组(P<0.05),而矿化延迟时间、骨吸收率(BMU)也显著小于对照组(P<0.05)。续断组骨形成周期、骨吸收周期及骨再建周期都比对照组明显长(P<0.05)。两组的破骨细胞活性无统计学差异(P<0.05),见表3。表3 (前期)续断组,对照组骨计量动态参数 (±s) 参数
, 百拇医药
    续断组(n=15)

    对照组(n=15)

    P

    骨矿沉积率

    0.784±0.083

    0.995±0.180

    <0.05

    骨形成率(面积)

    0.143±0.037

    0.251±0.070

    <0.05

    骨形成率(体积)
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    0.006±0.002

    0.01±0.003

    <0.05

    骨形成率(BMU)

    10.693±3.864

    3.287±1.789

    <0.05

    成骨细胞活性

    1.033±0.363

    3.146±1.001

    <0.05

    骨吸收率(BMU)
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    10.387±7.996

    23.622±10.785

    <0.05

    矿化延迟时间

    6.056±1.376

    7.703±1.209

    <0.05

    骨形成周期

    7.142±1.574

    5.56±1.117

    <0.05

    骨吸收周期
, 百拇医药
    1.653±0.863

    0.965±0.173

    <0.05

    骨再建周期

    8.794±2.254

    6.675±1.295

    <0.05

    破骨细胞活性

    140.51±103.11

    164.294±23.57

    >0.05

    骨折后后期。续断组成骨细胞活性明显大于对照组(P<0.05),而矿化延迟时间明显短于对照组(P<0.05)。两组在骨矿沉积率、骨形成率(面积、体积、BMU)、骨吸收率(BMU)、骨形成周期、骨吸收周期、骨再建周期及破骨细胞活性方面无统计学差异(P>0.05),见表4。表4 (后期)续断组、对照组骨计量动态参数 (±s) 参数
, 百拇医药
    续断组(n=15)

    对照组(n=15)

    P

    骨矿沉积率

    0.94±0.326

    0.871±0.045

    >0.05

    骨形成率(面积)

    0.373±0.156

    0.32±0.072

    >0.05

    骨形成率(体积)
, 百拇医药
    0.037±0.067

    0.01±0.002

    >0.05

    骨形成率(BMU)

    4.602±4.156

    10.306±9.785

    >0.05

    成骨细胞活性

    11.257±8.531

    4.389±0.163

    <0.05

    骨吸收率(BMU)
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    46.226±32.367

    26.049±12.479

    >0.05

    矿化延迟时间

    3.857±2.006

    11.859±0.212

    <0.05

    骨形成周期

    7.202±3.072

    5.604±1.887

    >0.05

    骨吸收周期
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    19.54±29.05

    1.353±0.814

    >0.05

    骨再建周期

    26.746±29.282

    6.957±1.074

    >0.05

    破骨细胞活性

    347.112±331.131

    177.348±78.59

    >0.05

    讨论
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    1 骨组织形态学定性观察显示,骨折后第21天续断组骨折处有大量致密的骨痂生长,外骨痂已会师折接,骨折端未见有血肿,而同期对照组骨痂稀少,排列紊乱,未见外骨痂会师桥接,骨折处仍见有较多的机化血肿,纤维组织及软骨组织。说明续断在骨折愈合早期能促进骨折处血肿机化吸收、软骨钙化、骨痂生长及外骨痂桥接的作用。桥梁骨痂早期出现是促进骨折提前愈合的一种表现。[4]骨折后第42天,续断组骨折处髓腔已再通,外骨痂基本改建成板层骨,骨痂量多。而此时对照组骨折处髓腔未通,外骨痂未见桥接会师,且骨折端间仍可见较多的纤维软骨组织。说明续断能促进骨折愈合后期骨痂的改建,促进板层骨的提早出现和髓腔提前再通。而新生骨皮质的形成、髓腔再通可以作为骨折组织学愈合的标准。[4]因此,通过组织形态定性观察可知,续断具有促进骨折愈合的作用。

    2 骨计量参数表明续断具有如下作用

    2.1 促进骨痂生长 续断组前期的矿化骨痂面积明显大于对照组(P<0.05),而骨形成率(BMU)和骨形成周期都比对照组显著大P<0.05)。说明续断能促进骨痂生长,原因在于续断在BMU水平上,促进骨形成率增高并进行长时间的成骨活动。续断组后期的矿化骨痂面积及其均宽明显大于同期对照组(P<0.05),说明到骨折愈合后期,续断不但能促进骨痂改建,使髓腔再通,而且能增加外骨痂的量,使其更为致密,这有利于提高骨折部位的生物力学强度。
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    2.2 提高成骨细胞的活性和指数 续断组前期的成骨细胞活性虽低于对照组(P<0.05),但由于其前期的成骨细胞指数明显大于对照组(P<0.05),所以,续断组前期的活性成骨面较同期对照组多(P<0.05),结果产生的类骨质面积大于对照组(P<0.05)。说明续断在骨折愈合过程的早期是通过提高成骨细胞的数量来大量合成类骨质的。大量类骨质一经钙化即为有利于骨折修复的骨性骨痂。而后期的情况刚好相反,续断组成骨细胞指数明显小于对照组(P<0.05),但成骨细胞活性明显大于对照组(P<0.05)。说明在骨折修复过程的早期。续断是通过促进成骨细胞数量的增加来促进骨痂生长,而在后期是通过提高成骨细胞的活性来促进骨痂的生长。续断能产生这样的效果可能与该药含有丰富的锰、锌等微量元素有关。[5]因为锰、锌等是胶原超氧化歧化酶的重要辅酶,对成骨细胞活动起着积极的调节作用。[6]锌对骨的生长发育极为重要,能促进骨折愈合。[7]

    2.3 促进基质的钙化 骨痂的钙化是骨折愈合过程中关键的一环,也是最终目的,它影响着骨痂的质量。续断组骨折前后期的矿化延迟时间都比同期对照组的短得多(P<0.05),说明续断能缩短类骨质的矿化延迟时间,促进类骨质较对照组提前钙化,使骨痂提早成熟。续断组后期因骨痂钙化加速,所以其类骨质面积及均宽都明显小于对照组(P<0.05),而矿化表面%明显大于同期对照组(P<0.05)。
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    2.4 加速骨痂的改建 续断组后期活性吸收面%显著大于同期对照组(P<0.05),说明续断能促进破骨细胞吸收无用骨痂,加速骨痂改建,结果是骨折处髓腔较对照组提前再通。

    通过以上对骨折处组织形态学观察及骨计量学研究的结果说明,根据“肾主骨”的理论,用补肾中药续断可以促进骨折愈合。补肾中药能调节下丘脑-垂体-性腺轴的功能。[8]所以续断可能是通过调节内分泌系统及提供大量的微量元素锰、锌来促进骨折愈合。

    参考文献

    1.朱宪彝主编.代谢性骨病.天津科技出版社,1989,530~538.

    2.党耕町.骨组织形态测量学.中华外科杂志,1989,27(1):57

    3.Roland Boron,et al.Bone Histomorphometry:Technigues and Interpretatoin.(Rocker rred,)CRC Press Inc,Boca Raton Florida,1983,13
, http://www.100md.com
    4.时光达,唐国杰.中药“接骨Ⅱ号”促进骨折愈合作用的实验研究,中华医学杂志,1978,58(1):670

    5.朱梅年,柴立.论说中医“肾”的物质基础.中医杂志,1983,(5):67

    6.徐经采.微量元素和骨骼.中医骨伤杂志,1987,3(1):55

    7.张人文,叶衍庆.锌对家兔实验性骨折愈合的影响.上海第二医学院学报,1985,(3):193

    8.李炳如,佘运初.补肾药对下丘脑-垂体-性腺轴功能影响:中医杂志,1984,(7):63

    (收稿:1998-11-10), http://www.100md.com