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骨移植

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1 拼音

gǔ yí zhí

2 英文参考

bone transplantation

3 概述

首次报道植骨术距今已有300年,但有一定科学基础的骨移植(bone transplantation)实验和临床研究,则始自Olilier(1887)、Barth(1893)和Axhausen(1908)等,他们相继做了大量工作。此后,骨移植技术才逐渐广泛应用于临床。骨移植在骨科领域中主要用于修复创伤肿瘤炎症及各种畸形造成的骨缺损、骨不连等矫形手术。由于传统的游离骨块移植有一定的失败率,特别是大块骨移植,疗效尚不满意。多年来,为了寻求更有效的骨移植新方法,许多学者通过动物实验、应用解剖学及临床实践进行研究。20世纪60年代带蒂骨瓣应用于临床,是将移植骨瓣连同其上的肌肉或与肌肉皮肤一起转移,移植骨瓣依赖与其相连的肌蒂获得血液供应,20世纪70年代以来,随着显微外科的发展,现有技术已能成功地接通直径0.3mm以上的血管,可以将移植骨瓣连同其血管一次移植到受区,与受区血管吻合,立即重建血运。这种骨移植不必经过缓慢的爬行替代过程完成骨愈合,就是说,可进行“活骨移植”,这就为骨移植开拓了新路。在植骨材料方面,以自体骨疗效为最佳,但其来源有限,目前同种异体骨作为替代材料已广泛应用于临床,使库骨的处理、保存技术和灭菌方法等有了很大的进展。至于异种骨移植,由于其强烈的免疫排斥反应,很难应用于临床,但随着骨诱导理论的新进展,骨形态发生蛋白(bone morphogenetic protein,BMP)及其他骨生长因子的发现和提纯,复合异种骨和重组合异种骨的实验研究和临床应用已获得进展。不少学者预测,异种骨的应用将会日益普及,并提出应重新评估异种骨移植的价值。

应用现代组织工程技术研制具有生物活性的仿生植骨材料,将成为21世纪骨移植研究领域的前沿和热点。

4 植骨取材

目前植骨取材主要有以下四种:

4.1 1.自体骨(Bone Autograft)

取自体某一部位骨移植至自体另一部位,称自体骨移植。自体骨最常取自髂骨、胫骨和腓骨,分别提供松质骨、皮质骨,或全骨。自体骨移植无排斥反应,生物学潜能最大,骨诱导作用最强,效果也最满意。但取骨增加病人创伤,有一定并发症,来源有限。

自体骨移植后,移植骨与受区骨的融合同移植血管再生状况有密切关系。Stringe实验证明,只有在移植骨与周围软组织之间的剪力由于新生骨的形成而消除后,血管才能长入并使植骨最后融合。因此,骨移植后确切可靠的固定非常重要。

自体骨移植时,可根据不同情况选用松质骨、皮质骨,或全骨。

①松质骨:新鲜自体松质骨表面积大,可提供大量的表面细胞,血管重建容易,可有效地发挥传导和骨诱导作用,诱导新骨形成,促进骨折愈合。松质骨植骨表面部分的骨细胞由于受体组织液的弥散而得以存活,并积极参与骨形成,此种植骨可迅速与宿主骨融合。但松质骨不能提供机械支持,通常制成小条块状,用于充填空腔与缺损。植骨体积大小至关重要,<75~125μm的骨粒迅速被吸收,不能参与有效的成骨;但松质骨碎裂片的厚度也不能过大,最好不超过5mm,这样可以迅速而完全地重新血管化。②皮质骨:适于提供功能性支持,起骨传导和骨诱导作用。此型植骨在临床上用于治疗骨折畸形连接与不连接,并有助于促进关节融合。

松质骨与皮质骨移植后的早期反应相似,最初在移植物周围出现炎症和水肿,松质骨在植入2d后即被血管包围,2周可以恢复血运;皮质骨在植入6d后方有血管侵入,1~2个月后才能完全恢复血运。故松质骨血运恢复快,爬行替代作用完成也快,新骨形成多,骨愈合早。由于松质骨移植后在坏死骨表面先形成新骨,死骨逐渐被吸收,新骨随之增加,植骨处机械强度不减弱,最终恢复正常。皮质骨移植修复进程有所不同,初期血管再生的时间较长,先是破骨细胞活动增加,在皮质骨上造成骨吸收,扩大中央管(哈弗管)外口,以利血管及成骨细胞的进入,故皮质骨的机械强度降低。皮质骨移植后6周至6个月,强度减弱40%,1~2年后方趋于正常。人体皮质骨移植后,前半年其强度仅为正常骨的一半,至第2年才逐渐恢复正常。因此,临床上采用皮质骨移植时,最初6~18个月时易发生应力性骨折,应注意保护。勿过早负重。

Elves认为,新鲜骨移植后的成骨进程可分为两个阶段。第1阶段(移植后3周内)的成骨作用由移植骨上的细胞产生;第2阶段(移植后8周内)的新生骨由受骨床间充质细胞分化而成。其理由为:①在用库骨移植时,因骨细胞已死亡,故无第1阶段的表现;②如将移植骨先用放射线照射,亦可使第1阶段的成骨受到明显影响;③第1阶段的成骨作用与供骨者的年龄有关,而与受骨者的年龄无关。

成骨细胞来源于移植骨与受者骨表面的成骨细胞、骨髓细胞、受者骨床上的软组织,以及循环血流中的游离成分等,其他如骨内膜及骨外膜形成层。Albrektsson用组织化学方法显示,移植骨表面细胞和隐窝内骨细胞均有代谢能力,对早期形成编织骨的原始支架起重要作用。因此,须尽可能保护移植骨上的骨细胞,争取受骨区血供良好,以免骨细胞死亡。King将犬的胫骨骨膜做成骨膜管,成功地将其架桥式移植于骨缺损处,显示成骨能力良好。不同程度的手术创伤,可延长移植骨血管再生的时间,用切骨刀切下的植骨片的愈合能力要比用高速电锯取的骨片血管再生时间短。因此,在取骨和准备受骨区时,均应尽可能减小对组织的创伤。手术灯照射、消毒药品、骨蜡、抗生素等均可影响骨细胞的活力。如将移植骨暴露在空气中1h,就会降低其成骨能力,而覆盖等渗盐水纱布则可使其成骨能力不受影响;手术室灯下升温至42℃可杀死骨细胞。因此,最好将植骨片包在浸渍血液的盐水纱布中,勿直接受手术灯照射,并尽快移植至受骨区。受骨区亦应消灭死腔,清除血肿,使创面血供良好,这样植骨易于成功。如自体骨不慎在手术中被污染,Bubuc提出应以0.6mol/L HCl洗涤60min,表面脱钙后再以无菌等渗盐水洗涤,并以75%乙醇灭菌10min后再用。不能高温消毒,因加热至80℃以上可破坏骨基质的生物学性能,包括骨诱导因子。

自体骨移植虽无排斥反应,但因无血供,植骨块大部会死亡,影响新骨形成及骨愈合。如骨缺损较大(超过6cm),或受床曾经放射治疗或曾有感染或血供不良者,游离自体骨移植亦难成功。为此,应设法使移植骨血运不中断,不出现骨坏死,使移植骨与受区骨愈合成为一般骨折愈合的进程,达到愈合快,固定期短,肢体功能恢复的目的。近年来,已采用显微外科技术进行带血管骨移植,获得较好的效果。

4.2 2.同种异体骨(Bone Allograft)

同一种属内,两个体之间的骨组织移植称为同种异体骨移植,即移植骨取自他人;取自近亲者称为同源移植或同血统移植(syngenesioplastic graft)。

同种骨移植已有100年历史。Friedenstein提出,人体内有两种可以成骨的前体细胞:定向成骨前体细胞(DOPC)和诱导成骨前体细胞(IOPC)。前者位于骨髓间质和骨表面,是可以转化为成骨细胞的干细胞骨移植术后,植骨片中存活的DOPC靠爬行替代,实现骨缺损愈合称为骨传导作用(osteoconduction);IOPC是位于骨外结缔组织中的间叶成分,也可能来自血流,只有当存在诱导因子时才能成骨,即称为骨诱导作用(osteoinduction)。同种骨移植的意义主要在于诱导宿主细胞形成新骨。同种骨移植与宿主的愈合不同于自体骨移植。异体骨移植的新骨形成缓慢,血管穿透慢,分布稀疏。其效果欠佳的主要原因是免疫排斥反应。

移植物排斥反应主要是移植物内抗原使受体致敏的结果。造成同种异体移植物排斥反应的抗原是细胞膜表面的蛋白质或糖蛋白。这些抗原分布于成骨细胞、造血细胞白细胞、血管、神经和结缔组织基质。目前已确知控制移植抗原的主要基因复合体是主要组织相容性复合体(major histocompatibility complex,MHC),人及许多动物都具有MHC。在人类,MHC位于第6对染色体的短臂,并由许多紧密联锁的基因组成。这些基因控制着许多抗原的产生,与免疫识别、排斥反应密切相关。人体的次要组织相容性基因群是性染色体的Y基因,称HY基因(histocompatibility gene)。Muscolo等采用纯种大白鼠进行实验,在不同种系的大白鼠之间做异体骨移植,观察细胞和体液免疫反应,发现供者和受者的基因差异直接影响免疫排斥反应的程度。如不同系大白鼠有两对等位基因不同,而半异体亲代和子代,仅一对等位基因不同。

宿主对新鲜同种骨的初期组织学反应与自体骨相仿。在第1周末,植骨周边部出现炎性反应;第2周末时炎性反应达到高峰,主要细胞型为淋巴细胞。在以后的2个月中,仍以淋巴细胞为主,并有一纤维组织屏障包裹同种骨。此后炎性反应可减弱,但也可转为慢性炎症,可持续8个月以上。初期同种骨周围再生血管类型与自体骨也大致相同,但端对端吻合不常见。在第1周末,炎性细胞可包围血管,使血管闭塞,可见血管壁玻璃样化。一旦同种骨因血管功能不全而坏死,约在植骨后4周宿主组织即发动第2期成骨活动。同种骨的二期成骨及2个月后重塑均不如新鲜自体骨完善。

免疫反应对于组织移植的成活关系重大。未经处理的同种骨,可激发免疫反应,导致移植骨被排斥或被吸收。为了减少免疫反应,许多学者对异体骨采用多种物理或化学方法处理,使用最多的是冷冻法或冷冻干燥法。一般认为,冷冻或冷冻干燥后的异体骨生骨能力较强,冷冻干燥骨比冷冻骨抗原性更弱。皮片排斥试验、细胞毒性试验免疫血清试验都已证明,冷冻干燥处理能使异体骨抗原性消失或减弱。冷冻干燥骨经60Co的γ射线照射,即2×104Sv(2×106rem)后,免疫抗原的有机结构发生改变,骨的抗原被破坏,但同时亦使骨基质丧失骨诱导力

自Lexer于1908年首次报道用大段带关节软骨的骨端为骨肿瘤切除术病人行半关节移植后至20世纪60年代,由于发现了抗原性低的冷冻骨,该手术重新受到重视。冷冻骨的优点还在于保持了其强度,移植时尚可带一些肌腱韧带,以利于恢复肢体功能。冷冻前用8%二甲亚砜(DMSO)或10%甘油浸泡关节软骨可使相当部分的软骨细胞保持存活。Mankin于1983年报道了150例冷冻骨移植的经验,在随诊2年以上的91例中,有62例为半关节移植术,其中64.5%效果优良,17.7%尚可。感染使绝大多数病人的治疗失败,而植骨折断则有60%尚可挽救。国内报道,用异体骨半关节移植治疗关节端肿瘤的疗效满意。也有个案报告同种异体全膝关节移植,远期随访有较好的持重功能。大段植骨的最后效果如何迄今极少有可靠的研究。

Urist等以多年来大量的实验证明,同种脱钙骨具有很强的成骨诱导力。骨库同种脱钙骨经过化学灭菌,提取抗原和自溶消化处理,可消除可溶性同种抗原,结果新骨形成的发生率及其形成量,均比完全的新鲜同种骨、无菌采集的冷冻干燥全骨或60Co照射灭菌的冷冻干燥骨要多,并证实这种低抗原性脱钙骨基质的优越性。他认为,如此处理后主要是摧毁了其中具有抗原性的细胞膜及可溶性半抗原多肽,剩下的胶原基质抗原性很弱,但仍有很强的骨诱导力。Bubuc证明,脱钙骨仅须脱去表面9%~10%骨无机盐,即与完全脱钙骨在相同时间内诱导形成的新骨量相等。Oikarinen在家兔棘突融合实验中证明,同种脱钙骨基质植骨明显优于同种深低温冷冻皮质骨,并认为同种脱钙骨在库存骨中更接近新鲜自体骨。国内报道,同种脱钙骨移植后血管长入和新骨形成的速度比同种冷冻干燥骨和同种脱有机质骨快。这些研究结果表明,同种脱钙骨具有重要的研究价值。

临床上进行异体植骨后,受体排斥反应并不明显,似乎不像其他组织移植那样会成为严重的临床问题,这一方面可能与骨组织的结构特点有关,另一方面可能存在免疫促进作用。早在1955年,Bonfiglio等就将骨的浸出液注入兔体内,以后再做异体植骨,从而降低了免疫反应的程度。Heslop等认为,异体骨移植后抗原物质被机体吸收的速度非常缓慢,犹如先将抗原物质接种到体内,因而产生免疫促进作用,其机制值得进一步探讨。

建立骨库,是便于将事先采集贮存并经过处理的同种骨甚至异种骨用于治疗,为临床使用安全有效的骨移植材料提供保证。1942年,Inclan提出冷冻和冷冻干燥贮存同种骨的方法是骨库的雏形。随着供骨来源的增加和骨库方法学的改进,世界各地陆续建立骨库,主要贮存同种异体骨,其来源有6h以内的新鲜尸体骨(包括死婴及胎儿骨)。但必须事先完成法律手续,并选择无传染病恶性肿瘤获得性免疫缺陷综合征艾滋病)、胶原结缔组织病和代谢性骨病等年轻猝死者。供骨的另一来源是从一些无菌手术中得到的,如开胸时切除的肋骨股骨颈骨折行人工股骨置换时切除的股骨头等;也可从外伤性截肢中取得骨骼。在骨组织获取和移植之前,必须获悉供者的有关病史及死因,并通过实验室检查等对供骨进行评价,决定能否应用。对异体骨制备、贮存和消毒等均应严格遵循骨库的运行原则。

(1)供骨来源及库骨选择标准:库骨主要来源于尸体骨,其获得与肾脏、角膜或整个尸体的获得一样,均须供者本人愿意,或得到死者亲属的认可,或死亡后无家属认领时方可进行,供骨的另一来源是可从一些无菌手术中得到,以及无禁忌证的死婴骨等。在骨组织获取和移植之前,必须获悉供者的有关病史及病因,并通过实验室检查等对供者进行评价,以排除潜在的严重传染性疾病,或移植骨局部感染等。美国组织库协会对供骨做了相应的规定:①供者不应有反复或慢性感染病等;②死亡前依赖呼吸机不应超过72h,因其易导致呼吸道感染,造成潜隐性菌血症,增加感染率;③无肝炎、肿瘤、性病等疾病史;④无吸毒史;⑤死亡前无长程或大剂量激素治疗史,以免掩盖感染的存在;⑥血、尿化验检查阴性

(2)采骨:尸体骨取骨术可在清洁条件(但不是无菌条件)下进行,取出的骨须进行二期灭菌;如能在严格无菌条件下进行,则可免去二期处理或用适当温和的方法处理。无论采取何种方法,必须注意无菌,且不破坏骨的生物特性,移植前必须清除灭菌过程中产生的毒性物质。

无菌取骨宜在标准手术室内无菌操作下进行。若为多脏器供者,取肾、取皮、取骨等同时进行,则须多名医护人员有次序地协调合作,先取肾,然后从躯干背部及四肢背面取皮,再在尸体仰卧位取骨。上肢自喙突至腕部,股骨取外侧入路,胫骨取前入路,骨盆最后取,以免伤及内脏而导致感染。体位取倾斜45°位,供侧朝上。此外,可心脏穿刺取血、导尿取残存尿液送培养及检查;骨表面用拭子取样送培养。摘取腹股沟淋巴结并置于HamF-12培养基分离和冷冻贮存淋巴细胞,进行免疫学检测。取骨后彻底剔除肌肉及骨膜等软组织,必要时保留主要韧带、肌腱和关节囊,以便肢体重建时增加骨关节的稳定性。为降低组织排斥反应,应彻底刮除骨髓组织。为保护关节软骨细胞存活,须用10%无菌甘油等渗盐水浸泡15~30min。对浸泡过的软骨及制备好的骨表面喷洒合适的抗生素液,置于无菌聚乙烯塑料袋内,用无菌敷料单三重包扎,或置于无菌玻璃容器内密封保存,标明供者姓名、日期、骨的类型,然后贮存于4℃冰箱18~24h,再放入-80℃深低温冰箱或用冷冻干燥等方法贮存。

(3)贮骨及灭菌方法

①冷冻保存(cryopreservation):一是用普通冰箱(-2~-30℃)由于在-15℃时快速出现冰结晶,易导致骨质结构机械性损伤,且在此温度下骨的某些酶仍具活性,最终可破坏骨组织,故贮骨一般不得超过6个月。二是用深低温冰箱(-80℃):温度降到-80℃时,胶原酶处于静止状态,酶对骨的破坏最小,贮骨可达数年。此法耗资小,在冷冻保护剂作用下可保持关节软骨细胞存活。三是用液氮深度冷冻保存(-196℃):异体骨以0.5~2.0℃/min的速度先降至-40~-60℃,然后迅速置于气相液氮降至-100℃,再放入液相氮中冷冻贮存。此时分子运动极小,组织不至被破坏,骨抗原性明显降低,但因液氮消耗迅速,费用大,难以推广应用。

从实验或临床角度看,冷冻贮骨的免疫原性仍有部分存在,且冷冻法虽能抑制细菌生长,但不能达到完全灭菌,因此必须加强无菌操作。为了防止移植骨污染,常须辅以其他灭菌方法。

②冷冻干燥法(freeze-drying;lyophilization):先将异体骨冷冻至-70℃,然后放入真空容器内继续降温,直到残余湿度减少至2%~5%,再置于玻璃或塑料容器内密封后,在室温下可较长时期保存。应用前,可将骨块水化,恢复其生物学性能。从理论上讲,如能完全维持真空状态,供骨可以无限期地贮存。实验证实,由于局部淋巴结对冷冻干燥移植骨不产生反应,也测不到抗体,且移植骨不能产生第2次皮肤移植排斥反应,故推测其免疫活性已遭破坏或被明显降低,临床应用疗效较好,是一种满意的骨移植材料。其缺点是脱水微小骨折可导致骨生物力学特性改变,尤其使其脆性增加,抗扭和抗弯强度明显降低。由于此法不能灭菌,有时保存了细菌,因此,要求严格无菌操作或合并采用其他灭菌法。

③脱钙法(decalcification):脱钙骨有全骨脱钙和表面脱钙(脱钙10%)两种。目前较常用的骨碎片脱钙过程为:流水洗除骨髓后投入0.6mol/L的盐酸溶液(每克组织需溶液100ml),置于2℃下24h,即可清除骨基质中的矿物质。大量动物实验和临床应用都已证实,脱钙骨具有明显的骨诱导能力,易被血管化和吸收替代,但作为植骨材料质软而无支撑固定作用。

④照射法(irradiation):用60Coγ射线照射,其作用为破坏骨的免疫原性,对贮存骨灭菌消毒,常用剂量为(2~3)×104Gy,而使病毒失活则需4×104Gy。但这一剂量将严重降低骨的诱导能力,使骨的生物力学特性遭到破坏。

环氧乙烷气体熏蒸法:通过对微生物的蛋白质、DNARNA的烷基化作用将微生物杀灭。其主要特点是杀菌谱广,杀菌作用及穿透力强,对细菌繁殖体、芽胞真菌、病毒均有良好的杀灭作用。用于消毒骨移植物时,对多孔状松质骨易穿透,对致密的皮质骨(如股骨干)能穿透约6mm。残留的环氧乙烷及反应产物氯乙醇和乙二醇可产生过敏反应等,故消毒后应有足够时间让其挥发,控制其残留量在规定的安全范围以内。

(4)记录:保持完整的记录对骨库工作至关重要。记录内容包括供者姓名、单位、详细病史、死因、供骨的细菌培养结果和血、尿、体液等实验检查结果,以及供手术中测量大小用的供骨X线片等。建立各种登记卡及图表,通过计算机系统,运用数学图形转换器,为寻找所需供骨和比较供、受骨的大小、形状等提供方便。

4.3 3.异种骨(Bone Xenograft)

异种骨移植指不同种属个体之间的骨组织移植,常用处理过的小牛骨作为骨移植材料,在临床上具有重要意义。动物骨来源广,取材方便,可避免自体骨移植二次手术可能引起的并发症,也可缩短手术时间,且没有同种异体骨移植可能导致的传染病。

对任何异体器官或组织移植而言,免疫排斥反应是移植术取得成功的主要障碍。异种骨移植后,移植局部有炎性渗出,伤口破溃,移植骨受排斥,最终导致手术失败,这是近百年来异种骨移植面临的主要难题。但异种骨移植亦有其独特之处,如植入物无须像肝、肾等移植器官一样保持存活及正常功能状态,移植骨仅具有短期的机械充填、支架作用和诱导成骨能力。

多数学者认为,各种类型的骨移植,除带血管蒂自体骨移植外,都是以死骨形式移植,最终为宿主吸收替代而转变为受体的新生骨组织,即所谓爬行替代(creeping

substitution)。有鉴于此,骨移植允许在移植前对植骨进行各种处理,以清除或减弱植骨中引起免疫排斥的抗原成分,但如何能在处理后保留其诱导成骨能力,这也是百年来异种骨移植研究的核心问题。

(1)异种骨移植的成骨活性物质:生化技术分离鉴定表明,骨基质中,非胶原组成部分含有几十种不同的蛋白质成分,其中包括许多骨特异性生物活性物质,如骨连接素(osteonectin)对羟基磷灰石有强亲和力,可促进钙离子与Ⅰ型胶原结合,促进骨质成熟;骨钙素(osteocalcin),又名含γ-谷氨酸蛋白、基质谷氨酸蛋白等,是一种良好的骨生成标记物,在基质钙化的生理过程中具有重要作用。其他还有骨骼连接因子(SCF)、骨化学趋化因子等。但与骨诱导理论关系最为密切的还是骨形态生成蛋白(BMP),对其研究最为广泛,了解也最多。

BMP与众多生长因子的刺激增殖作用有所不同,它是一种类似胚胎发生作用的定向分化诱导因子,可诱导间胚叶分化组织细胞向成骨方向分化增殖。BMP广泛分布于哺乳动物的骨基质中,其结构组成在不同种属间具有高度同源性。

(2)异种骨移植的抗原性:骨是一种复合组织,除了骨本身的细胞组成和骨胶原其质外,还包括神经组织脂肪组织、小血管和血液成分及纤维结缔组织等。所有这些成分表面都具有遗传基因控制的特异性抗原,因此,在异种间进行组织移植后,这些抗原就会发生免疫反应,引起排斥反应。参与免疫反应的因素很多,一般认为以特异性细胞免疫和体液免疫为主。

骨移植后全面评价受体的免疫反应情况,需进行细胞免疫和体液免疫等方面的分析检查。植骨局部的组织学检查直观可靠,是反映细胞免疫的指标之一,但因取材所限,以往仅检查受体全身性细胞免疫功能,以判断植骨免疫的程度,这方面指标包括淋巴细胞转化试验、T细胞玫瑰花形成试验、白细胞移动抑制试验及多种形式的细胞毒试验等。在体液免疫方面,可以测定受体血清免疫球蛋白含量,抗骨抗原的特异性抗体的产生,以及抗原抗体复合物等。通过上述检查,可对植骨受体的免疫反应水平做出客观评价,对移植骨的抗原及其发展归宿做出判断。国内用不脱钙骨切片方法和免疫荧光染色技术,曾对各种类型的异种骨移植进行了系列研究和直接观察,对异种骨的抗原组成及其意义有了新的认识。发现植骨后1~2周,受体内即可获得特异性抗骨抗体,3周时抗体滴度达到高峰,以后随着植骨吸收和抗原不断被清除,受体血清中抗体滴度不断下降。经处理的异种骨移植术后6~8周,受体血清中抗骨抗体接近消失;而新鲜异种骨移植时,高滴度的抗体水平持续到术后12周以上。同时,尚观察到异种骨移植抗原主要位于骨细胞和中央管(哈佛管)内皮上,而异种骨基质染色阴性。

免疫排斥反应不仅妨碍植骨与被诱导组织的直接接触,还破坏植骨成分,造成局部炎性反应。如何消除异种骨抗原性同时保留其成骨能力,是近百年来异种骨研究的核心问题。关于植骨处理方法文献报道多种多样,诸如脱钙、深低温冷冻干燥、煮沸、高温煅烧、放射线照射及化学脱蛋白等,但迄今为止对异种骨无一种能取得满意效果。有些处理过于温和,不足以消除异种骨的抗原性;有些则过于强烈,在去除植骨抗原性的同时也破坏了其成骨活性物质。经脱蛋白处理的异种骨缺乏诱导成骨能力,仅具有被动支架作用(如脱蛋白无机骨),这类材料仍有商品出售(Kiel骨),也有不少应用的报道。但种种方法均未能解决最大限度发挥异种骨的诱导成骨能力这一根本问题。异种骨抗原性和诱导性具有共同的物质基础,消除抗原性的处理必然破坏其成骨物质。如果将两者分开处理,可能是解决这一问题的关键。

复合异种骨研究已取得重要进展。近年来研究发现,骨髓中的单核细胞血小板等能产生众多生长刺激因子。一些实验研究表明,自身红骨髓可直接促进骨折愈合和骨缺损的修复。异种骨经脱蛋白处理后抗原性微弱或消失,植入机体后可发挥骨传导作用,便于宿主毛细血管和纤维结缔组织长入。在有复合自身红骨髓的情况下,异种脱蛋白骨作为支架为前者提供适宜的诱导分化环境

国内报道的重组合异种骨为异种骨移植研究开辟了新的途径。从异种皮质骨中提取具有高效诱导成骨活性的BMP;将异种松质骨经脱蛋白处理,制成无抗原性的多孔性载体支架供BMP结合,两者复合移植不仅可避免异种骨移植强烈的免疫排斥反应,而且浓缩了植骨的成骨活性物质,使成骨能力显著提高。系列移植免疫学研究表明,重组合异种骨中松质骨载体移植后,对机体体液免疫和细胞免疫系统均不会产生刺激作用,无明显抗原性。异种BMP移植后,体液免疫反应微弱,可检出的抗体滴度很低;而对细胞免疫系统则表现为负调节作用,可抑制淋巴细胞的增殖,降低IL-2、IL-6、TNF-α等因子的表达水平。由于细胞免疫在移植免疫中起主要作用,而BMP具有抑制细胞免疫的作用,因此异种BMP移植后不会引起免疫排斥反应,其微弱的体液免液反应不会影响BMP的成骨活性。在实验研究的基础上,重组合异种骨已成功应用于治疗骨不连、新鲜难愈性骨折、骨肿瘤刮除后空腔性缺损、创伤及感染所致部分骨缺损,以及脊柱、关节植骨融合术。上述实验及临床研究结果表明,重组合异种骨是一种安全有效的新型植骨材料,具有广阔的应用前景。

4.4 4.人工植骨材料(Artificial Bone Graft Materials)

目前,进入临床应用的人工骨主要是羟基磷灰石、磷酸三钙生物陶瓷类材料,其特点是组织相容性良好,新骨容易长入,但不具有诱导成骨活性,仅起载体支架作用,且绝大多数产品降解缓慢,长期占位,妨碍骨组织的塑型重建,远远达不到理想植骨材料的要求。

随着现代生物工程技术、仿生技术,特别是组织工程技术的发展,人工植骨材料已成为骨移植研究领域的热点和发展方向。人工骨的材料从单纯钙磷无机盐、高分子聚合物向无机盐—胶原—高分子聚合物等高度仿生的复合材料发展。人工骨的制造技术由简单的发泡成孔、铸模成型、煅烧结晶等方法向微焦点CT三维成像、电脑个性化设计和快速成型制造技术方向发展。人工骨的性能也将从单纯载体支架作用向兼有骨诱导(生长因子作用)、骨传导(载体支架作用)和直接成骨(成骨细胞)作用的目标发展。组织工程活性骨将有望作为自体骨移植的替代材料,成为最早应用于人类的“人造器官”。

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开放分类:手术骨科手术骨移植
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  • 评论总管
    2019/10/18 7:45:57 | #0
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本页最后修订于 2013年1月18日 星期五 9:06:56 (GMT+08:00)
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