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编号:10205512
不同分子量透明质酸钠预防术后硬脊膜粘连的定量研究
http://www.100md.com 《中国脊柱脊髓杂志》 2000年第1期
     樊天佑 侯筱魁 黄河清

    摘 要 目的:比较不同分子量透明质酸钠预防椎板切除术后硬脊膜外粘连的效果。方法:新西兰兔57只,行L2、L5椎板切除,114个节段分3组,分别植入不同材料:分子量1.0×106透明质酸钠组;分子量1.5×106透明质酸钠组;生理盐水对照组。术后2、4、6、8周处死动物取材,分别作图像分析和生化定量检查。结果:分子量1.0×106透明质酸钠虽有抗炎和预防粘连的部分作用,但不能抑制成纤维细胞的渗出和减少瘢痕的形成,而分子量为1.5×106透明质酸钠不仅具有抗炎作用,而且能抑制成纤维细胞的渗出,促进组织修复,减少瘢痕形成。结论:两种透明质酸钠均具有预防术后硬膜外粘连作用,但以分子量1.5×106透明质酸钠效果更优。

    关键词:椎板切除术 硬脊膜 粘连 透明质酸钠 分子量 兔
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    椎板切除术后硬膜外瘢痕形成是手术后非特异性炎症反应的结果,往往导致症状复发,另一方面,它又给再次手术带来困难。为了防止术后硬膜粘连,许多学者作过大量的研究,如自体游离脂肪移植、聚乳酸、高分子多糖的应用等,由于以往缺乏定量分析,比较不同材料的预防效果非常困难。本研究使用兔非相邻节段椎板切除动物模型,采用对硬脊膜外瘢痕面积、瘢痕量及其细胞成分和密度进行定量和半定量方法,对不同分子量透明质酸钠预防粘连效果进行实验研究。

    1 材料与方法

    纯种新西兰兔57只,体重2.8~3.2kg,雌雄不限。在2.5%戊巴比妥钠静脉麻醉下行L2和L5椎板切除术,L3、L4椎体后部软组织不予以切开剥离,以防植入物的相互渗透。椎板切除节段分别植入分子量为1.0×106透明质酸钠、分子量1.5×106透明质酸钠或生理盐水,以形成自身对照。术中使用透明质酸钠由上海其圣生物制品公司生产,带注射器包装,术中植入量为2ml。所有114个椎板切除节段按植入材料不同随机分为3组。A组,分子量1.0×106透明质酸钠,37个节段;B组,分子量1.5×106透明质酸钠,37个节段;C组,生理盐水对照组,40节段。术后动物分笼饲养,在术后2、4、6、8周处死动物取材,整块切除标本,10%中性甲醛固定,完全脱钙、脱水后石蜡包埋。于椎板切除节段椎间盘部位切片,分别作麦森三色染色(Massion′s trichrome)和HE染色。同时取椎板切除部位硬脊膜后部的瘢痕组织2×2mm,作瘢痕中胶原纤维的定量分析。
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    1.1 组织学定性分析

    HE染色切片,在光镜下进行瘢痕组织的主观评估,观察粘连范围大小、椎板切除部位骨形成多少及竖脊肌的变化。

    1.2 瘢痕横切面面积的定量分析

    瘢痕面积的测定采用半自动VIDAS图像分析系统进行,该系统由以下几部分组成:586电脑1台,Olympus显微镜,含透视光载物台,高分辨率摄像机、显示器和图像处理软件。麦森染色组织切片胶原纤维染红色或绿色,而瘢痕中胶原含量高、染色深,其图像灰度较周围组织低,可通过计算机去噪声、图像增强等处理,用鼠标器进行二值图分割,计算机便可测出不规则形态的瘢痕横切面面积。在图像输入时输入10mm标准长度作为标值。

    1.3 细胞密度的测定

    HE染色组织切片取同一放大率的瘢痕组织图像(×600倍),直接输入计算机,在显示器上用鼠标器对成纤维细胞和炎性细胞进行计数。为了减少误 差,每标本计数3个不同视野。
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    1.4 胶原纤维的定量分析

    取出的瘢痕组织经漂洗后在100℃恒温箱中烘干、称重,用6N的盐酸在110℃高温下水解24h,使所有的氨基酸肽链全部断裂,成为游离氨基酸,取标本后加入羟脯氨酸显色剂,经紫外线分光光度计测定羟脯氨酸的含量。根据胶原纤维中羟脯氨酸的含量比例(13.4%)推算出胶原纤维的含量。

    2 结果

    2.1 组织学观察

    2周时肉芽组织充填椎板切除部硬膜外腔,细胞成分主要是成纤维细胞、炎性细胞和内皮细胞,C组可见少量的血肿形成,硬脊膜和肉芽组织粘连,A组不如C组粘连明显,B组大部标本硬膜外间隙存在。

    术后4周,成纤维细胞缩小,胶原含量增加,各组中均可见有少量新骨形成,呈蘑菇状,粘连以C组明显(图1,插Ⅲ),A组可见硬脊膜增厚,少量标本有粘连存在(图2,插Ⅲ),B组基本上无粘连(图3,插Ⅲ),硬脊膜表面光滑。t66-1.gif (17058 字节)
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    图1 术后4周C组(结照组)粘边明显(×60)t66-2.gif (14669 字节)

    图2 术后4周A组部分粘连(×60)t66-3.gif (16834 字节)

    图3 术后4周B组无明显粘连(×40)

    术后6周新骨形成接近椎板切除面积的1/2,C组可见硬脊膜、脊髓向后移位;A组少量标本可见粘连,粘连范围较少;B组未见有粘连现象。

    术后8周各组均有明显的新骨形成,无明显差异,C组可见紧密、广泛的骨板下粘连(图4,插Ⅲ);A组部分粘连存在(图5,插Ⅲ);B组未见有明显粘连(图6,插Ⅲ)t66-4.gif (15787 字节)
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    图4 术后8周C组广泛骨板下粘连(×60)t66-5.gif (16015 字节)

    图5 术后8周A组部分可见粘连(×60)t66-6.gif (15668 字节)

    图6 术后8周B组未见明显粘连,表面光滑(×40)

    2.2 瘢痕横切面面积测定

    测定结果表明不同时期均以C组瘢痕面积最大,A组次之,B组最小。2周时,A、B两组与C组比较均有显著性差别,且B组较A组也有显著性差别。4、6周各组差别不显著。8周时,A、B两组和C组有显著性差别,而A、B组间无差异(表1)。
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    表1 瘢痕面积测定结果

    术后时间

    (周)

    瘢痕面积(x±s,mm2)

    A组

    B组

    C组

    2

    14.72±4.44

    11.17±5.83①②

    21.40±4.07

, 百拇医药     4

    11.50±1.69

    9.55±3.4

    12.86±4.37

    6

    9.73±3.26

    6.76±2.31

    10.68±5.54

    8

    7.17±1.64

    4.90±1.99

    8.87±2.64
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    注:①与C组比较有显著性差别(P<0.05);②与A组比较有显著性差别(P<0.05)

    2.3 细胞计数结果

    2.3.1 成纤维细胞计数结果见表2。各组随着时间的推移,成纤维细胞逐渐减少,不同时期均以C组最多,A组次之,B组最少,它们之间有显著性差别,P值<0.01或0.05。两两比较时A组和C组无显著性差别,B组和C组、A组均有显著性差别。

    表2 成纤维细胞计数结果

    术后时间

    (周)

    成纤维细胞数(x±s,个/视野)

    A组

    B组
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    C组

    2

    104±21.95

    79±27.74②③

    117±15.75

    4

    75±17.50

    63±15.97①②

    83±11.44

    6

    74±6.22

    56±11.47①②
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    81±9.04

    8

    68±13.32

    46±12.85②③

    69±10.42

    注:与C组比较①P<0.05,②P<0.01;与A组比较③P<0.05

    2.3.2 炎性细胞主要包括中性粒细胞、单核细胞、淋巴细胞等。计数结果见表3。A、B两组明显少于C组,P值<0.05或0.01。2周、4周时A组、B组与C组比较都具有显著性意义,且B组较A组也有显著性差别。6周后,A组、B组较C组有显著性差别,但A组和B组间无差别,P值>0.05。

    表3 炎性细胞计数结果
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    术后时间

    (周)

    炎性细胞计数(x±s,个/视野)

    A组

    B组

    C组

    2

    23.50±4.95

    17.86±6.15②③

    29.05±5.82

    4

    17.83±4.07
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    14.88±3.98①③

    21.22±2.69

    6

    10.40±2.45

    9.05±2.47

    13.22±1.47

    8

    6.55±1.34

    4.66±1.37

    11.50±1.55

, 百拇医药     注:与C组比较①P<0.05,②P<0.01;与A组比较③P<0.05

    2.4 羟脯氨酸的测定

    见表4。随着时间的推移各组硬膜外瘢痕中羟脯氨酸的含量逐渐增加。4周内各组间无明显差异;6周以后B组与C组间有显著性差异,P值<0.05;B组和A组间各时间点均无显著性差异,P值>0.05。

    表4 羟脯氨酸测定结果

    术后时间

    (周)

    羟脯氨酸含量(x±s,μg/g))

    A组

    B组

    C组
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    2

    1.22±0.14

    1.05±0.06

    1.29±0.24

    4

    1.33±0.16

    1.09±0.41

    1.67±0.17

    6

    1.46±0.20

    1.23±0.06

    1.77±0.20
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    8

    1.87±0.26

    1.32±0.21

    2.13±0.24

    注:①与C组比较P<0.05

    3 讨论

    3.1 兔在术后硬脊膜外粘连的实验研究中被广泛使用。Kiviluoto(1976)在研究自体脂肪移植预防粘连时发现兔在椎板切除后形成广泛的硬脊膜外粘连。Boot和Hughes[1]等认为兔在椎板切除术后4周已有新骨形成,不宜作为观察术后硬脊膜外粘连的动物。本研究发现兔在术后6周内新骨形成不超过椎板切除部位的1/2,术后8周虽然部分有完整的新椎板形成,但生理盐水组可见新生骨板下有广泛紧密粘连,不影响术后硬脊膜外粘连的早期观察。因为兔的椎体形态不规律,瘢痕组织也并非水平伸展,本实验统一切片部位,特殊染色后用图像分析半定量方法对瘢痕的横切面积、细胞计数进行比较,同时还采用了生化定量分析方法对瘢痕中胶原纤维的含量进行了比较,能较客观反映不同生物材料的预防效果,是研究术后硬脊膜外粘连的良好手段。
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    3.2 瘢痕面积测定结果表明,术后2周A组、B组和C组比较有显著性差别,这可能是透明质酸钠直接减少瘢痕形成的结果。术后4、6周各组间无差异,可能是外源性透明质酸钠逐步被吸收,而这时瘢痕组织收缩较为明显,使各组表现无明显差异。术后8周机体通过外源性透明质酸钠的正反馈刺激产生较多的内源性透明质酸钠,而内源性透明质酸钠可促进组织的修复,减少瘢痕形成,故表现为透明质酸钠组瘢痕面积较对照组小。

    3.3 高分子透明质酸钠对成纤维细胞有抑制作用,而此作用和透明质酸钠的分子量密切相关[2]。有研究表明高分子量透明质酸钠对成纤维细胞具有抑制作用,而低分子量透明质酸钠对成纤维细胞具有刺激作用[3]。本研究表明,分子量为1.5×106透明质酸钠对成纤维细胞有明显抑制作用,而分子量为1.0×106透明质酸钠对成纤维细胞无抑制作用,但也不表现有明显刺激作用。

    3.4 实验结果表明,透明质酸钠对炎性细胞有明显抑制作用,尤以高分子量者效果确切。这可能是其有效地防止术后硬脊膜外粘连的又一主要原因。因为炎性细胞渗出受到抑制,炎性介质的生成减少,从而也减少了瘢痕的形成[4]
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    3.5 高分子量的透明质酸钠不仅对成纤维细胞的渗出具有重要的调节作用,而且对成纤维细胞分泌胶原和促进组织修复的功能也具有重要作用[5、6]。生化测定结果表明,术后6周后B组瘢痕中胶原纤维的含量明显少于C组,而A组和C组比较无差别。减少瘢痕形成的作用可能是外源性透明质酸钠通过刺激机体产生内源性透明质酸钠的结果。而外源性透明质酸钠的这种刺激作用又和其分子量的大小和浓度密切相关。

    以往对术后硬脊膜外粘连的研究多从组织学的角度进行主观的评估,很难比较不同预防材料的效果。应用图像分析和生化定量分析能就其瘢痕大小、细胞密度、胶原含量进行定量比较,能客观地比较不同材料的预防效果,是研究术后硬脊膜外粘连较好的方法。透明质酸钠具有防止术后硬脊膜外粘连的作用,但其作用和分子量、浓度密切相关,分子量不同其作用机理和预防结果也不相同。分子量1.5×106的透明质酸钠不仅具有抗炎作用,对成纤维细胞也具有抑制作用,同时还能明显地促进组织修复,减少了瘢痕的形成。分子量1.0×106透明质酸钠仅具有明显抗炎作用,对成纤维细胞的渗出无明显抑制作用。对促进组织修复和减少瘢痕形成效果不如分子量1.5×106透明质酸钠优。
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    作者单位:樊天佑(上海市杨浦区中心医院骨科 200090)

    侯筱魁(上海第二医科大学附属第九人民医院骨科)

    黄河清(上海第二医科大学附属第九人民医院骨科)

    参考文献

    [1]Boot DA,Hughes SPF.The prevention of adhesions after laminectomy[J].Clin Orthop Res,1987,215(2):296-302.

    [2]Songer M,Rauschning W,Carson EW,et al.Analysis of peridural scar formation and its prevention after lumbar laminectomy and discectomy in dogs[J].Spine,1995,20(5):571-580.
, http://www.100md.com
    [3]侯筱魁,樊天佑.透明质酸钠预防术后硬膜外粘连的组织学和超微结构研究[J].中华骨科杂志,1998,18(5):301-303.

    [4]Hinton JL,Warejcka DJ,Mei YH.Inhibition of epidural scar formation after lumbar laminectomy in the rat[J].Spine,1995,20(5):564-570

    [5]King SR,Hickerson WL,Proctor KG.Beneticial action of exogenous hyaluronal acid on wound healing[J].Surgery,1991,109(1):76-84.

    [6]Estes JM,Adizick NS,Harrison MR, et al. Hyaluronate metabolism undergoes an ontogence dransition during fetal develepment implication for scar free wound healing[J].J Pediatric Surg,1993,28(10):1227-1231., 百拇医药