自体BMSCs复合PLGA多孔可吸收支架修复猪退变纤维环的研究

发表时间:2019/1/21   来源:《心理医生》2019年第1期   作者:熊永发
[导读] 探讨自体骨髓间充质干细胞(BMSCs)复合聚乳酸共聚物(PLGA)多孔可吸收支架修复猪退变纤维环的效果。

(贵州医科大学附属医院骨科  贵州贵阳  550004)
        【摘要】目的:探讨自体骨髓间充质干细胞(BMSCs)复合聚乳酸共聚物(PLGA)多孔可吸收支架修复猪退变纤维环的效果。方法:选择贵州小型猪4头,每头猪选择腰2、3,腰3、4,腰4、5及腰5骶1椎间盘共16个椎间盘,平分为实验组及对照组,各8个椎间盘。实验组将BMSCs复合PLGA多孔可吸收支架植入猪纤维环退变破裂模型处,缝合后纵韧带避免植入体滑脱,对照组直接修复后纵韧带,在术后24周与48周记录修复效果。结果:所有猪建模后都成活,两组术后24周的MRI椎间盘高度对比差异无统计学意义(P>0.05),两组术后48周的MRI椎间盘高度都高于术后24周(P<0.05),实验组高于对照组(P<0.05)。术后24周两组都不能分辨髓核组织,纤维向内塌陷,纤维环板层出现显著断裂;术后48周实验组椎间盘髓核组织为透明胶冻状,椎间隙清晰,纤维环及髓核的界限清楚。结论:自体BMSCs复合PLGA多孔可吸收支架修复猪退变纤维环能促进提高椎间盘高度,安全性高,可改善椎间盘病理学状况。
        【关键词】骨髓间充质干细胞;聚乳酸共聚物;多孔可吸收支架;退变纤维环
        【中图分类号】R68                     【文献标识码】A                     【文章编号】1007-8231(2019)01-0092-02
        椎间盘退行性变疾病(disc degeneration disease,DDD)是一类具有高发病率及高致残率的疾病,是临床上引起下腰痛的最主要病因,导致了重大的社会问题和经济问题,目前临床上的各种治疗手段还不能完全解决椎间盘退行性变导致的疾病,尤其是针对已经发生纤维环破裂的疾病[1]。本研究应用自体BMSCs复合聚乳酸共聚物(PLGA)多孔可吸收支架植入受损椎间盘纤维环缺损处,以期为椎间盘退变致椎间盘突出纤维环破裂等疾病的治疗提供新的临床思路与治疗技术,现报道如下。
        1.资料与方法
        1.1 实验材料
        研究时间为2017年8月到2018年2月,选择贵州小型猪4头,3月龄,平均体质量(24.00±3.54)kg,由某某医院动物实验中心提供。
        1.2 实验方法
        每头猪选择腰2、3,腰3、4,腰4、5及腰5骶1椎间盘,共16个椎间盘,分为实验组及对照组,每组8个椎间盘。实验组8个椎间盘:将BMSCs复合PLGA多孔可吸收支架植入实验组猪纤维环退变破裂模型处,缝合后纵韧带避免植入体滑脱。对照组8个椎间盘:直接修复后纵韧带。
        1.2.1制备猪纤维环退变破裂模型  为避免猪实验手术后脊柱后柱破坏过多致脊柱骨折、椎体移位等并发症,4头猪均分两期完成实验操作,中间间隔时间为24周。第一期经后正中左侧入路制作腰2、3及腰3、4椎间盘退行性变纤维环破裂模型,切除椎间盘纤维环直径约0.6cm,高0.4cm圆柱体缺损,与PLGA支架大小相当。腰2、3椎间盘纤维环破裂缺损处直接修复后纵韧带;将复合BMSCs的PLGA支架植入腰3、4椎间盘纤维环破裂缺损处并修复后纵韧带避免PLGA支架植入体滑脱,逐层缝合切口。第二期经后正中右侧入路用同样方法制作腰4、5及腰5、骶1椎间盘退行性变纤维环破裂模型,腰4、5椎间盘纤维环破裂缺损处直接修复后纵韧带;将复合BMSCs的PLGA支架植入腰5、骶1椎间盘纤维环破裂缺损处并修复后纵韧带避免PLGA支架植入体滑脱,逐层缝合切口。
        1.2.2分离BMSCs并复合PLGA多孔可吸收支架  所有猪全麻后备皮,常规消毒铺巾,取髂后上棘作为穿刺点,用18号骨髓穿刺针进行穿刺,用含4000U肝素50ml注射器抽取骨髓液20~30ml,分离获取骨髓液中的BMSCs,将PLGA支架塑形为直径为0.6cm,高0.4cm圆柱体,低温消毒后将BMSCs悬液缓慢注射入多孔三维圆柱体支架中,每头取腰2、3,腰3、4,腰4、5及腰5、骶1椎间盘,其中腰2、3及腰4、5椎间盘为对照组椎间盘,腰3、4及腰5、骶1椎间盘为实验组椎间盘。分别于第一期术后24各取2头猪腰椎间盘模型,48周取2头猪腰椎间盘模型,其中24周椎间盘模型16个,48周椎间盘模型16个。
        1.3 观察指标
        在术后24周与48周从影像学MRI、组织学等方面进行分析与观察。(1)MRI:应用美国GE公司1.5T MRI设备检查,于正中矢状位,选择髓核高信号区域,测量与比较模型椎间盘高度(椎间盘高度以正中矢状位椎间隙中心为测量点),通过信号高低了解椎间盘退行性变纤维环破裂模型修复情况;(2)组织学分析:以破裂修复处为中心截取材,以10%中性福尔马林固定24h,梯度酒精脱水,二甲苯透明,常规石蜡包埋,5μm切片,固定于载玻片上,比较实验组及对照组修复纤维环细胞形态及数量。
        1.4 统计方法
        选择SPSS22.00软件对结果数据进行分析,结果数据中的椎间盘高度等计量数据以均数±标准差表示,组内对比采用配对t检验,组间比较采用样本t检验分析,检验水准为α=0.05。
        2.结果
        2.1 一般情况
        所有猪建模后都成活,切口均1期愈合,无出现椎间内感染、相关并发症发生,无猪死亡及腰椎畸形出现。
        2.2 MRI椎间隙高度变化对比
        两组术后24周的MRI椎间盘高度对比差异无统计学意义(P>0.05),两组术后48周的MRI椎间盘高度都高于术后24周(P<0.05),实验组高于对照组(P<0.05)。见表1。
        2.3 组织学对比
        术后24周:两组都不能分辨髓核组织,纤维向内塌陷,纤维环板层出现显著断裂,纤维环及髓核无显著界限,髓核组织缩小,细胞密度小,并可见纤维环内层有少量毛细血管生长。
        术后48周:实验组:椎间盘髓核组织为透明胶冻状,椎间隙清晰,纤维环及髓核的界限清楚。对照组:椎间盘髓核组织为半透明胶冻状,纤维环及髓核的界限比较清晰,椎间隙比较清晰。
        3.讨论
        椎间盘退变性疾病是临床上引起腰腿疼痛的主要原因,该病的发病原因是髓核组织发生退行性变,水分丢失,脊索细胞减少以及纤维环破裂,导致椎间盘正常的生理、生物力学特性发生改变[2]。在椎间盘退变性疾病的治疗中,单纯摘除突出椎间盘组织的手术未能同时修复纤维环缺损,存在术后脊柱失稳及复发率较高等问题;椎间融合手术虽然可治疗椎间盘突出症,避免了手术后脊柱失稳及复发等问题,但存在融合节段活动度丢失以及相邻节段退行性变加速等新的问题;而人工椎间盘置换不但存在手术节段活动丢失、相邻节段退变,还同时存在异位骨化及假体滑脱等并发症[3]。
        目前临床应用的各种治疗手段还不能完全解决椎间盘退行性变导致的疾病,尤其是已经发生纤维环变性甚至破裂的疾病,传统治疗存在的术后脊柱失稳、复发率较高、融合节段活动度丢失、相邻节段退行性变加速、异位骨化及假体滑脱等并发症。利用组织工程学方法构建符合椎间盘纤维环结构与功能的组织工程植入体,在细胞水平逆转其病理改变,从而实现对退变的椎间盘纤维环结构和功能修复和重建已成为治疗退行性变椎间盘纤维环比较理想的解决方案[4]。将自体BMSCs复合聚乳酸共聚物(PLGA)可吸收支架植入受损椎间盘纤维环缺损处,直接利用BMSCs增殖、多向分化、再生的特性修复退变破裂纤维环,能解决组织工程体外细胞增殖与分化环境难以精细控制等难题,改善椎间盘的病理学组织状况。本研究结果显示,所有猪建模后都成活,两组术后24周的MRI椎间盘高度对比差异无统计学意义(P>0.05),两组术后48周的MRI椎间盘高度都高于术后24周(P<0.05),实验组高于对照组(P<0.05),表明采用自体BMSCs复合PLGA多孔可吸收支架修复猪退变纤维环具有很好的应用安全性,实现对退变的椎间盘纤维环结构和功能修复和重建。
        综上所述,自体BMSCs复合PLGA多孔可吸收支架修复猪退变纤维环能促进提高椎间盘高度,应用安全性高,改善椎间盘病理学状况。
       
        表1  两组术后不同时间点的MRI椎间隙高度变化对比(mm,均数±标准差)
                
        
        【参考文献】
        [1]殷相姣,宫赫,王丽珍,等.椎间盘退行性变的影响因素及其相关形态结构变化的研究进展[J].生物医学工程与临床,2016(1):112-117.
        [2]张伟,宫赫,王丽珍,等.腰椎间盘退行性变及损伤的生物力学研究进展[J].生物医学工程与临床,2015(2):201-207.
        [3]龙涛,李开南.椎间盘退变中生物力学的研究进展[J].脊柱外科杂志,2013,11(4):240-243.
        [4]孙树旺,孙国栋,师彬.颈椎间盘退变模型的研究进展[J].中国中医骨伤科杂志,2015,23(3):72-74.

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