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骨移植

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這是一個關于骨移植的開放分類,共收錄詞條9個(含子類)。

概述

首次報道植骨術距今已有300年,但有一定科學基礎的骨移植(bone transplantation)實驗和臨床研究,則始自Olilier(1887)、Barth(1893)和Axhausen(1908)等,他們相繼做了大量工作。此后,骨移植技術才逐漸廣泛應用于臨床。骨移植在骨科領域中主要用于修復創傷腫瘤炎癥及各種畸形造成的骨缺損、骨不連等矯形手術。由于傳統的游離骨塊移植有一定的失敗率,特別是大塊骨移植,療效尚不滿意。多年來,為了尋求更有效的骨移植新方法,許多學者通過動物實驗、應用解剖學及臨床實踐進行研究。20世紀60年代帶蒂骨瓣應用于臨床,是將移植骨瓣連同其上的肌肉或與肌肉皮膚一起轉移,移植骨瓣依賴與其相連的肌蒂獲得血液供應,20世紀70年代以來,隨著顯微外科的發展,現有技術已能成功地接通直徑0.3mm以上的血管,可以將移植骨瓣連同其血管一次移植到受區,與受區血管吻合,立即重建血運。這種骨移植不必經過緩慢的爬行替代過程完成骨愈合,就是說,可進行“活骨移植”,這就為骨移植開拓了新路。在植骨材料方面,以自體骨療效為最佳,但其來源有限,目前同種異體骨作為替代材料已廣泛應用于臨床,使庫骨的處理、保存技術和滅菌方法等有了很大的進展。至于異種骨移植,由于其強烈的免疫排斥反應,很難應用于臨床,但隨著骨誘導理論的新進展,骨形態發生蛋白(bone morphogenetic protein,BMP)及其他骨生長因子的發現和提純,復合異種骨和重組合異種骨的實驗研究和臨床應用已獲得進展。不少學者預測,異種骨的應用將會日益普及,并提出應重新評估異種骨移植的價值。

應用現代組織工程技術研制具有生物活性的仿生植骨材料,將成為21世紀骨移植研究領域的前沿和熱點。

植骨取材

目前植骨取材主要有以下四種:

1.自體骨(Bone Autograft)

取自體某一部位骨移植至自體另一部位,稱自體骨移植。自體骨最常取自髂骨、脛骨和腓骨,分別提供松質骨、皮質骨,或全骨。自體骨移植無排斥反應,生物學潛能最大,骨誘導作用最強,效果也最滿意。但取骨增加病人創傷,有一定并發癥,來源有限。

自體骨移植后,移植骨與受區骨的融合同移植血管再生狀況有密切關系。Stringe實驗證明,只有在移植骨與周圍軟組織之間的剪力由于新生骨的形成而消除后,血管才能長入并使植骨最后融合。因此,骨移植后確切可靠的固定非常重要。

自體骨移植時,可根據不同情況選用松質骨、皮質骨,或全骨。

①松質骨:新鮮自體松質骨表面積大,可提供大量的表面細胞,血管重建容易,可有效地發揮傳導和骨誘導作用,誘導新骨形成,促進骨折愈合。松質骨植骨表面部分的骨細胞由于受體組織液的彌散而得以存活,并積極參與骨形成,此種植骨可迅速與宿主骨融合。但松質骨不能提供機械支持,通常制成小條塊狀,用于充填空腔與缺損。植骨體積大小至關重要,<75~125μm的骨粒迅速被吸收,不能參與有效的成骨;但松質骨碎裂片的厚度也不能過大,最好不超過5mm,這樣可以迅速而完全地重新血管化。②皮質骨:適于提供功能性支持,起骨傳導和骨誘導作用。此型植骨在臨床上用于治療骨折畸形連接與不連接,并有助于促進關節融合。

松質骨與皮質骨移植后的早期反應相似,最初在移植物周圍出現炎癥和水腫,松質骨在植入2d后即被血管包圍,2周可以恢復血運;皮質骨在植入6d后方有血管侵入,1~2個月后才能完全恢復血運。故松質骨血運恢復快,爬行替代作用完成也快,新骨形成多,骨愈合早。由于松質骨移植后在壞死骨表面先形成新骨,死骨逐漸被吸收,新骨隨之增加,植骨處機械強度不減弱,最終恢復正常。皮質骨移植修復進程有所不同,初期血管再生的時間較長,先是破骨細胞活動增加,在皮質骨上造成骨吸收,擴大中央管(哈弗管)外口,以利血管及成骨細胞的進入,故皮質骨的機械強度降低。皮質骨移植后6周至6個月,強度減弱40%,1~2年后方趨于正常。人體皮質骨移植后,前半年其強度僅為正常骨的一半,至第2年才逐漸恢復正常。因此,臨床上采用皮質骨移植時,最初6~18個月時易發生應力性骨折,應注意保護。勿過早負重。

Elves認為,新鮮骨移植后的成骨進程可分為兩個階段。第1階段(移植后3周內)的成骨作用由移植骨上的細胞產生;第2階段(移植后8周內)的新生骨由受骨床間充質細胞分化而成。其理由為:①在用庫骨移植時,因骨細胞已死亡,故無第1階段的表現;②如將移植骨先用放射線照射,亦可使第1階段的成骨受到明顯影響;③第1階段的成骨作用與供骨者的年齡有關,而與受骨者的年齡無關。

成骨細胞來源于移植骨與受者骨表面的成骨細胞、骨髓細胞、受者骨床上的軟組織,以及循環血流中的游離成分等,其他如骨內膜及骨外膜形成層。Albrektsson用組織化學方法顯示,移植骨表面細胞和隱窩內骨細胞均有代謝能力,對早期形成編織骨的原始支架起重要作用。因此,須盡可能保護移植骨上的骨細胞,爭取受骨區血供良好,以免骨細胞死亡。King將犬的脛骨骨膜做成骨膜管,成功地將其架橋式移植于骨缺損處,顯示成骨能力良好。不同程度的手術創傷,可延長移植骨血管再生的時間,用切骨刀切下的植骨片的愈合能力要比用高速電鋸取的骨片血管再生時間短。因此,在取骨和準備受骨區時,均應盡可能減小對組織的創傷。手術燈照射、消毒藥品、骨蠟、抗生素等均可影響骨細胞的活力。如將移植骨暴露在空氣中1h,就會降低其成骨能力,而覆蓋等滲鹽水紗布則可使其成骨能力不受影響;手術室燈下升溫至42℃可殺死骨細胞。因此,最好將植骨片包在浸漬血液的鹽水紗布中,勿直接受手術燈照射,并盡快移植至受骨區。受骨區亦應消滅死腔,清除血腫,使創面血供良好,這樣植骨易于成功。如自體骨不慎在手術中被污染,Bubuc提出應以0.6mol/L HCl洗滌60min,表面脫鈣后再以無菌等滲鹽水洗滌,并以75%乙醇滅菌10min后再用。不能高溫消毒,因加熱至80℃以上可破壞骨基質的生物學性能,包括骨誘導因子。

自體骨移植雖無排斥反應,但因無血供,植骨塊大部會死亡,影響新骨形成及骨愈合。如骨缺損較大(超過6cm),或受床曾經放射治療或曾有感染或血供不良者,游離自體骨移植亦難成功。為此,應設法使移植骨血運不中斷,不出現骨壞死,使移植骨與受區骨愈合成為一般骨折愈合的進程,達到愈合快,固定期短,肢體功能恢復的目的。近年來,已采用顯微外科技術進行帶血管骨移植,獲得較好的效果。

2.同種異體骨(Bone Allograft)

同一種屬內,兩個體之間的骨組織移植稱為同種異體骨移植,即移植骨取自他人;取自近親者稱為同源移植或同血統移植(syngenesioplastic graft)。

同種骨移植已有100年歷史。Friedenstein提出,人體內有兩種可以成骨的前體細胞:定向成骨前體細胞(DOPC)和誘導成骨前體細胞(IOPC)。前者位于骨髓間質和骨表面,是可以轉化為成骨細胞的干細胞骨移植術后,植骨片中存活的DOPC靠爬行替代,實現骨缺損愈合稱為骨傳導作用(osteoconduction);IOPC是位于骨外結締組織中的間葉成分,也可能來自血流,只有當存在誘導因子時才能成骨,即稱為骨誘導作用(osteoinduction)。同種骨移植的意義主要在于誘導宿主細胞形成新骨。同種骨移植與宿主的愈合不同于自體骨移植。異體骨移植的新骨形成緩慢,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應。

移植物排斥反應主要是移植物內抗原使受體致敏的結果。造成同種異體移植物排斥反應的抗原是細胞膜表面的蛋白質或糖蛋白。這些抗原分布于成骨細胞、造血細胞白細胞、血管、神經和結締組織基質。目前已確知控制移植抗原的主要基因復合體是主要組織相容性復合體(major histocompatibility complex,MHC),人及許多動物都具有MHC。在人類,MHC位于第6對染色體的短臂,并由許多緊密聯鎖的基因組成。這些基因控制著許多抗原的產生,與免疫識別、排斥反應密切相關。人體的次要組織相容性基因群是性染色體的Y基因,稱HY基因(histocompatibility gene)。Muscolo等采用純種大白鼠進行實驗,在不同種系的大白鼠之間做異體骨移植,觀察細胞和體液免疫反應,發現供者和受者的基因差異直接影響免疫排斥反應的程度。如不同系大白鼠有兩對等位基因不同,而半異體親代和子代,僅一對等位基因不同。

宿主對新鮮同種骨的初期組織學反應與自體骨相仿。在第1周末,植骨周邊部出現炎性反應;第2周末時炎性反應達到高峰,主要細胞型為淋巴細胞。在以后的2個月中,仍以淋巴細胞為主,并有一纖維組織屏障包裹同種骨。此后炎性反應可減弱,但也可轉為慢性炎癥,可持續8個月以上。初期同種骨周圍再生血管類型與自體骨也大致相同,但端對端吻合不常見。在第1周末,炎性細胞可包圍血管,使血管閉塞,可見血管壁玻璃樣化。一旦同種骨因血管功能不全而壞死,約在植骨后4周宿主組織即發動第2期成骨活動。同種骨的二期成骨及2個月后重塑均不如新鮮自體骨完善。

免疫反應對于組織移植的成活關系重大。未經處理的同種骨,可激發免疫反應,導致移植骨被排斥或被吸收。為了減少免疫反應,許多學者對異體骨采用多種物理或化學方法處理,使用最多的是冷凍法或冷凍干燥法。一般認為,冷凍或冷凍干燥后的異體骨生骨能力較強,冷凍干燥骨比冷凍骨抗原性更弱。皮片排斥試驗、細胞毒性試驗免疫血清試驗都已證明,冷凍干燥處理能使異體骨抗原性消失或減弱。冷凍干燥骨經60Co的γ射線照射,即2×104Sv(2×106rem)后,免疫抗原的有機結構發生改變,骨的抗原被破壞,但同時亦使骨基質喪失骨誘導力

自Lexer于1908年首次報道用大段帶關節軟骨的骨端為骨腫瘤切除術病人行半關節移植后至20世紀60年代,由于發現了抗原性低的冷凍骨,該手術重新受到重視。冷凍骨的優點還在于保持了其強度,移植時尚可帶一些肌腱韌帶,以利于恢復肢體功能。冷凍前用8%二甲亞砜(DMSO)或10%甘油浸泡關節軟骨可使相當部分的軟骨細胞保持存活。Mankin于1983年報道了150例冷凍骨移植的經驗,在隨診2年以上的91例中,有62例為半關節移植術,其中64.5%效果優良,17.7%尚可。感染使絕大多數病人的治療失敗,而植骨折斷則有60%尚可挽救。國內報道,用異體骨半關節移植治療關節端腫瘤的療效滿意。也有個案報告同種異體全膝關節移植,遠期隨訪有較好的持重功能。大段植骨的最后效果如何迄今極少有可靠的研究。

Urist等以多年來大量的實驗證明,同種脫鈣骨具有很強的成骨誘導力。骨庫同種脫鈣骨經過化學滅菌,提取抗原和自溶消化處理,可消除可溶性同種抗原,結果新骨形成的發生率及其形成量,均比完全的新鮮同種骨、無菌采集的冷凍干燥全骨或60Co照射滅菌的冷凍干燥骨要多,并證實這種低抗原性脫鈣骨基質的優越性。他認為,如此處理后主要是摧毀了其中具有抗原性的細胞膜及可溶性半抗原多肽,剩下的膠原基質抗原性很弱,但仍有很強的骨誘導力。Bubuc證明,脫鈣骨僅須脫去表面9%~10%骨無機鹽,即與完全脫鈣骨在相同時間內誘導形成的新骨量相等。Oikarinen在家兔棘突融合實驗中證明,同種脫鈣骨基質植骨明顯優于同種深低溫冷凍皮質骨,并認為同種脫鈣骨在庫存骨中更接近新鮮自體骨。國內報道,同種脫鈣骨移植后血管長入和新骨形成的速度比同種冷凍干燥骨和同種脫有機質骨快。這些研究結果表明,同種脫鈣骨具有重要的研究價值。

臨床上進行異體植骨后,受體排斥反應并不明顯,似乎不像其他組織移植那樣會成為嚴重的臨床問題,這一方面可能與骨組織的結構特點有關,另一方面可能存在免疫促進作用。早在1955年,Bonfiglio等就將骨的浸出液注入兔體內,以后再做異體植骨,從而降低了免疫反應的程度。Heslop等認為,異體骨移植后抗原物質被機體吸收的速度非常緩慢,猶如先將抗原物質接種到體內,因而產生免疫促進作用,其機制值得進一步探討。

建立骨庫,是便于將事先采集貯存并經過處理的同種骨甚至異種骨用于治療,為臨床使用安全有效的骨移植材料提供保證。1942年,Inclan提出冷凍和冷凍干燥貯存同種骨的方法是骨庫的雛形。隨著供骨來源的增加和骨庫方法學的改進,世界各地陸續建立骨庫,主要貯存同種異體骨,其來源有6h以內的新鮮尸體骨(包括死嬰及胎兒骨)。但必須事先完成法律手續,并選擇無傳染病惡性腫瘤獲得性免疫缺陷綜合征艾滋病)、膠原結締組織病和代謝性骨病等年輕猝死者。供骨的另一來源是從一些無菌手術中得到的,如開胸時切除的肋骨股骨頸骨折行人工股骨置換時切除的股骨頭等;也可從外傷性截肢中取得骨骼。在骨組織獲取和移植之前,必須獲悉供者的有關病史及死因,并通過實驗室檢查等對供骨進行評價,決定能否應用。對異體骨制備、貯存和消毒等均應嚴格遵循骨庫的運行原則。

(1)供骨來源及庫骨選擇標準:庫骨主要來源于尸體骨,其獲得與腎臟、角膜或整個尸體的獲得一樣,均須供者本人愿意,或得到死者親屬的認可,或死亡后無家屬認領時方可進行,供骨的另一來源是可從一些無菌手術中得到,以及無禁忌證的死嬰骨等。在骨組織獲取和移植之前,必須獲悉供者的有關病史及病因,并通過實驗室檢查等對供者進行評價,以排除潛在的嚴重傳染性疾病,或移植骨局部感染等。美國組織庫協會對供骨做了相應的規定:①供者不應有反復或慢性感染病等;②死亡前依賴呼吸機不應超過72h,因其易導致呼吸道感染,造成潛隱性菌血癥,增加感染率;③無肝炎、腫瘤、性病等疾病史;④無吸毒史;⑤死亡前無長程或大劑量激素治療史,以免掩蓋感染的存在;⑥血、尿化驗檢查陰性

(2)采骨:尸體骨取骨術可在清潔條件(但不是無菌條件)下進行,取出的骨須進行二期滅菌;如能在嚴格無菌條件下進行,則可免去二期處理或用適當溫和的方法處理。無論采取何種方法,必須注意無菌,且不破壞骨的生物特性,移植前必須清除滅菌過程中產生的毒性物質。

無菌取骨宜在標準手術室內無菌操作下進行。若為多臟器供者,取腎、取皮、取骨等同時進行,則須多名醫護人員有次序地協調合作,先取腎,然后從軀干背部及四肢背面取皮,再在尸體仰臥位取骨。上肢自喙突至腕部,股骨取外側入路,脛骨取前入路,骨盆最后取,以免傷及內臟而導致感染。體位取傾斜45°位,供側朝上。此外,可心臟穿刺取血、導尿取殘存尿液送培養及檢查;骨表面用拭子取樣送培養。摘取腹股溝淋巴結并置于HamF-12培養基分離和冷凍貯存淋巴細胞,進行免疫學檢測。取骨后徹底剔除肌肉及骨膜等軟組織,必要時保留主要韌帶、肌腱和關節囊,以便肢體重建時增加骨關節的穩定性。為降低組織排斥反應,應徹底刮除骨髓組織。為保護關節軟骨細胞存活,須用10%無菌甘油等滲鹽水浸泡15~30min。對浸泡過的軟骨及制備好的骨表面噴灑合適的抗生素液,置于無菌聚乙烯塑料袋內,用無菌敷料單三重包扎,或置于無菌玻璃容器內密封保存,標明供者姓名、日期、骨的類型,然后貯存于4℃冰箱18~24h,再放入-80℃深低溫冰箱或用冷凍干燥等方法貯存。

(3)貯骨及滅菌方法

①冷凍保存(cryopreservation):一是用普通冰箱(-2~-30℃)由于在-15℃時快速出現冰結晶,易導致骨質結構機械性損傷,且在此溫度下骨的某些酶仍具活性,最終可破壞骨組織,故貯骨一般不得超過6個月。二是用深低溫冰箱(-80℃):溫度降到-80℃時,膠原酶處于靜止狀態,酶對骨的破壞最小,貯骨可達數年。此法耗資小,在冷凍保護劑作用下可保持關節軟骨細胞存活。三是用液氮深度冷凍保存(-196℃):異體骨以0.5~2.0℃/min的速度先降至-40~-60℃,然后迅速置于氣相液氮降至-100℃,再放入液相氮中冷凍貯存。此時分子運動極小,組織不至被破壞,骨抗原性明顯降低,但因液氮消耗迅速,費用大,難以推廣應用。

從實驗或臨床角度看,冷凍貯骨的免疫原性仍有部分存在,且冷凍法雖能抑制細菌生長,但不能達到完全滅菌,因此必須加強無菌操作。為了防止移植骨污染,常須輔以其他滅菌方法。

②冷凍干燥法(freeze-drying;lyophilization):先將異體骨冷凍至-70℃,然后放入真空容器內繼續降溫,直到殘余濕度減少至2%~5%,再置于玻璃或塑料容器內密封后,在室溫下可較長時期保存。應用前,可將骨塊水化,恢復其生物學性能。從理論上講,如能完全維持真空狀態,供骨可以無限期地貯存。實驗證實,由于局部淋巴結對冷凍干燥移植骨不產生反應,也測不到抗體,且移植骨不能產生第2次皮膚移植排斥反應,故推測其免疫活性已遭破壞或被明顯降低,臨床應用療效較好,是一種滿意的骨移植材料。其缺點是脫水微小骨折可導致骨生物力學特性改變,尤其使其脆性增加,抗扭和抗彎強度明顯降低。由于此法不能滅菌,有時保存了細菌,因此,要求嚴格無菌操作或合并采用其他滅菌法。

③脫鈣法(decalcification):脫鈣骨有全骨脫鈣和表面脫鈣(脫鈣10%)兩種。目前較常用的骨碎片脫鈣過程為:流水洗除骨髓后投入0.6mol/L的鹽酸溶液(每克組織需溶液100ml),置于2℃下24h,即可清除骨基質中的礦物質。大量動物實驗和臨床應用都已證實,脫鈣骨具有明顯的骨誘導能力,易被血管化和吸收替代,但作為植骨材料質軟而無支撐固定作用。

④照射法(irradiation):用60Coγ射線照射,其作用為破壞骨的免疫原性,對貯存骨滅菌消毒,常用劑量為(2~3)×104Gy,而使病毒失活則需4×104Gy。但這一劑量將嚴重降低骨的誘導能力,使骨的生物力學特性遭到破壞。

環氧乙烷氣體熏蒸法:通過對微生物的蛋白質、DNARNA的烷基化作用將微生物殺滅。其主要特點是殺菌譜廣,殺菌作用及穿透力強,對細菌繁殖體、芽胞真菌、病毒均有良好的殺滅作用。用于消毒骨移植物時,對多孔狀松質骨易穿透,對致密的皮質骨(如股骨干)能穿透約6mm。殘留的環氧乙烷及反應產物氯乙醇和乙二醇可產生過敏反應等,故消毒后應有足夠時間讓其揮發,控制其殘留量在規定的安全范圍以內。

(4)記錄:保持完整的記錄對骨庫工作至關重要。記錄內容包括供者姓名、單位、詳細病史、死因、供骨的細菌培養結果和血、尿、體液等實驗檢查結果,以及供手術中測量大小用的供骨X線片等。建立各種登記卡及圖表,通過計算機系統,運用數學圖形轉換器,為尋找所需供骨和比較供、受骨的大小、形狀等提供方便。

3.異種骨(Bone Xenograft)

異種骨移植指不同種屬個體之間的骨組織移植,常用處理過的小牛骨作為骨移植材料,在臨床上具有重要意義。動物骨來源廣,取材方便,可避免自體骨移植二次手術可能引起的并發癥,也可縮短手術時間,且沒有同種異體骨移植可能導致的傳染病。

對任何異體器官或組織移植而言,免疫排斥反應是移植術取得成功的主要障礙。異種骨移植后,移植局部有炎性滲出,傷口破潰,移植骨受排斥,最終導致手術失敗,這是近百年來異種骨移植面臨的主要難題。但異種骨移植亦有其獨特之處,如植入物無須像肝、腎等移植器官一樣保持存活及正常功能狀態,移植骨僅具有短期的機械充填、支架作用和誘導成骨能力。

多數學者認為,各種類型的骨移植,除帶血管蒂自體骨移植外,都是以死骨形式移植,最終為宿主吸收替代而轉變為受體的新生骨組織,即所謂爬行替代(creeping

substitution)。有鑒于此,骨移植允許在移植前對植骨進行各種處理,以清除或減弱植骨中引起免疫排斥的抗原成分,但如何能在處理后保留其誘導成骨能力,這也是百年來異種骨移植研究的核心問題。

(1)異種骨移植的成骨活性物質:生化技術分離鑒定表明,骨基質中,非膠原組成部分含有幾十種不同的蛋白質成分,其中包括許多骨特異性生物活性物質,如骨連接素(osteonectin)對羥基磷灰石有強親和力,可促進鈣離子與Ⅰ型膠原結合,促進骨質成熟;骨鈣素(osteocalcin),又名含γ-谷氨酸蛋白、基質谷氨酸蛋白等,是一種良好的骨生成標記物,在基質鈣化的生理過程中具有重要作用。其他還有骨骼連接因子(SCF)、骨化學趨化因子等。但與骨誘導理論關系最為密切的還是骨形態生成蛋白(BMP),對其研究最為廣泛,了解也最多。

BMP與眾多生長因子的刺激增殖作用有所不同,它是一種類似胚胎發生作用的定向分化誘導因子,可誘導間胚葉分化組織細胞向成骨方向分化增殖。BMP廣泛分布于哺乳動物的骨基質中,其結構組成在不同種屬間具有高度同源性。

(2)異種骨移植的抗原性:骨是一種復合組織,除了骨本身的細胞組成和骨膠原其質外,還包括神經組織脂肪組織、小血管和血液成分及纖維結締組織等。所有這些成分表面都具有遺傳基因控制的特異性抗原,因此,在異種間進行組織移植后,這些抗原就會發生免疫反應,引起排斥反應。參與免疫反應的因素很多,一般認為以特異性細胞免疫和體液免疫為主。

骨移植后全面評價受體的免疫反應情況,需進行細胞免疫和體液免疫等方面的分析檢查。植骨局部的組織學檢查直觀可靠,是反映細胞免疫的指標之一,但因取材所限,以往僅檢查受體全身性細胞免疫功能,以判斷植骨免疫的程度,這方面指標包括淋巴細胞轉化試驗、T細胞玫瑰花形成試驗、白細胞移動抑制試驗及多種形式的細胞毒試驗等。在體液免疫方面,可以測定受體血清免疫球蛋白含量,抗骨抗原的特異性抗體的產生,以及抗原抗體復合物等。通過上述檢查,可對植骨受體的免疫反應水平做出客觀評價,對移植骨的抗原及其發展歸宿做出判斷。國內用不脫鈣骨切片方法和免疫熒光染色技術,曾對各種類型的異種骨移植進行了系列研究和直接觀察,對異種骨的抗原組成及其意義有了新的認識。發現植骨后1~2周,受體內即可獲得特異性抗骨抗體,3周時抗體滴度達到高峰,以后隨著植骨吸收和抗原不斷被清除,受體血清中抗體滴度不斷下降。經處理的異種骨移植術后6~8周,受體血清中抗骨抗體接近消失;而新鮮異種骨移植時,高滴度的抗體水平持續到術后12周以上。同時,尚觀察到異種骨移植抗原主要位于骨細胞和中央管(哈佛管)內皮上,而異種骨基質染色陰性。

免疫排斥反應不僅妨礙植骨與被誘導組織的直接接觸,還破壞植骨成分,造成局部炎性反應。如何消除異種骨抗原性同時保留其成骨能力,是近百年來異種骨研究的核心問題。關于植骨處理方法文獻報道多種多樣,諸如脫鈣、深低溫冷凍干燥、煮沸、高溫煅燒、放射線照射及化學脫蛋白等,但迄今為止對異種骨無一種能取得滿意效果。有些處理過于溫和,不足以消除異種骨的抗原性;有些則過于強烈,在去除植骨抗原性的同時也破壞了其成骨活性物質。經脫蛋白處理的異種骨缺乏誘導成骨能力,僅具有被動支架作用(如脫蛋白無機骨),這類材料仍有商品出售(Kiel骨),也有不少應用的報道。但種種方法均未能解決最大限度發揮異種骨的誘導成骨能力這一根本問題。異種骨抗原性和誘導性具有共同的物質基礎,消除抗原性的處理必然破壞其成骨物質。如果將兩者分開處理,可能是解決這一問題的關鍵。

復合異種骨研究已取得重要進展。近年來研究發現,骨髓中的單核細胞血小板等能產生眾多生長刺激因子。一些實驗研究表明,自身紅骨髓可直接促進骨折愈合和骨缺損的修復。異種骨經脫蛋白處理后抗原性微弱或消失,植入機體后可發揮骨傳導作用,便于宿主毛細血管和纖維結締組織長入。在有復合自身紅骨髓的情況下,異種脫蛋白骨作為支架為前者提供適宜的誘導分化環境

國內報道的重組合異種骨為異種骨移植研究開辟了新的途徑。從異種皮質骨中提取具有高效誘導成骨活性的BMP;將異種松質骨經脫蛋白處理,制成無抗原性的多孔性載體支架供BMP結合,兩者復合移植不僅可避免異種骨移植強烈的免疫排斥反應,而且濃縮了植骨的成骨活性物質,使成骨能力顯著提高。系列移植免疫學研究表明,重組合異種骨中松質骨載體移植后,對機體體液免疫和細胞免疫系統均不會產生刺激作用,無明顯抗原性。異種BMP移植后,體液免疫反應微弱,可檢出的抗體滴度很低;而對細胞免疫系統則表現為負調節作用,可抑制淋巴細胞的增殖,降低IL-2、IL-6、TNF-α等因子的表達水平。由于細胞免疫在移植免疫中起主要作用,而BMP具有抑制細胞免疫的作用,因此異種BMP移植后不會引起免疫排斥反應,其微弱的體液免液反應不會影響BMP的成骨活性。在實驗研究的基礎上,重組合異種骨已成功應用于治療骨不連、新鮮難愈性骨折、骨腫瘤刮除后空腔性缺損、創傷及感染所致部分骨缺損,以及脊柱、關節植骨融合術。上述實驗及臨床研究結果表明,重組合異種骨是一種安全有效的新型植骨材料,具有廣闊的應用前景。

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

目前,進入臨床應用的人工骨主要是羥基磷灰石、磷酸三鈣生物陶瓷類材料,其特點是組織相容性良好,新骨容易長入,但不具有誘導成骨活性,僅起載體支架作用,且絕大多數產品降解緩慢,長期占位,妨礙骨組織的塑型重建,遠遠達不到理想植骨材料的要求。

隨著現代生物工程技術、仿生技術,特別是組織工程技術的發展,人工植骨材料已成為骨移植研究領域的熱點和發展方向。人工骨的材料從單純鈣磷無機鹽、高分子聚合物向無機鹽—膠原—高分子聚合物等高度仿生的復合材料發展。人工骨的制造技術由簡單的發泡成孔、鑄模成型、煅燒結晶等方法向微焦點CT三維成像、電腦個性化設計和快速成型制造技術方向發展。人工骨的性能也將從單純載體支架作用向兼有骨誘導(生長因子作用)、骨傳導(載體支架作用)和直接成骨(成骨細胞)作用的目標發展。組織工程活性骨將有望作為自體骨移植的替代材料,成為最早應用于人類的“人造器官”。

分類關系樹

骨移植類詞條

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