Ranvier 区切除后外骨桥形成的细胞组织学变化
【关键词】 Ranvier,区；,,损伤；,,骨桥；,,组织学,,,,
摘要： 目的:观察Ranvier 区切除后不同的愈合修复阶段中外骨桥形成的细胞组织学变化。方法:利用兔胫骨近端Ranvier 区切除的模型,取Ranvier 区切除后1~12w骨标本,染色观察新生外骨桥形成的细胞事件变化。结果: Ranvier 区切除后，1w在骺板外侧软骨细胞增生带出现膜内化骨, 2w出现小梁骨并覆盖至软骨细胞肥大带，4w小梁骨覆盖至钙化带，8w骨小梁成熟的骨桥形成，横跨在骨骺和干骺端次级松质骨之间，12w成熟的横跨骺板的骨桥明显增厚。结论: Ranvier 区切除后不同的愈合修复阶段存在高度有序的细胞组织形态学的变化。膜内化骨、骨痂的爬行替代和骨桥形成等过程连续出现,没有出现软骨内化骨。
关键词： Ranvier 区； 损伤； 骨桥； 组织学
Ranvier区是存在于骨骺板周围的一个环形软骨膜骨化沟［1］。随着骺板的横向生长机制及与骺板损伤有关的骨组织工程研究的深入，RG在骨发育中的作用越来越受到重视。临床上累及RG的损伤常可导致骺板发育紊乱，也能导致外骨桥形成或骨软骨瘤等骨肿瘤的发生。骨桥的形成是导致骺板早闭的病基础，阻止骨桥的形成是与骺板损伤有关的骨组织工程的难点之一，而导致骨桥形成的分子和细胞学过程目前仍然知之甚少，未能为与骺板损伤有关的生物提供有力的理论支持。因此,本研究利用RG切除后的骺板软骨作为研究模型,探讨外骨桥形成过程中的细胞组织学变化。
1 材料与方法
11 动物模型制作
选用封闭群系日本大耳白兔30只,兔龄5~6w,体重0.5～0.7ｋｇ,均采用一侧胫骨近端骺板为实验部位,另一侧作对照组。1% 戊巴比妥钠4ml/kg静脉麻醉, 手术野常规消毒, 根据兔的解剖作各实验侧膝前内侧直切口, 长约3cm切开皮肤皮下组织, 暴露胫骨结节以上胫骨体前内侧面。暴露干骺端骺板骨软骨膜环, 于骺板上方1.5 mm 至下方0.5mm处以小尖刀环形切除长12mm、厚约1mm 、宽2~3mm骨软骨膜，然后结扎止血，逐层缝合组织。对照组暴露干骺端骺板骨软骨膜环后，不作切除，全层缝合组织。分别于术后1、2、4、8及12w耳缘静脉注射10ml空气栓塞法处死实验兔,每次每组处死6只。解剖出双侧胫骨。
12 检测方法
新鲜标本在10%中性甲醛溶液中固定1w,自来水冲洗48h，然后用10%EDTA室温下脱钙4w，自来水冲洗48h。冠状面纵行剖开,制作成石蜡切片,ＨＥ染色及甲苯胺蓝染色。镜下观察骺板损伤后的病理改变。
2 结果
术后1w: RG切除区由开始纤维化的肉芽组织覆盖，骺板外侧软骨细胞增生带明显增厚，纤维化的肉芽组织在软骨细胞增生带与之紧密接触，在骺板外侧软骨细胞增生带出现膜内化骨(图1、2) 。
图1 （略）
图2 （略）
术后2w：RG切除区由纤维组织覆盖，骺板外侧软骨细胞增生带明显增厚，有薄层骨质从二次骨化中心紧贴骺板外缘向下爬行至骺板外侧软骨细胞肥大带。肥大带向下延长，骺板呈向下弯曲现象 (图3、4) 。
图3 （略）
图4 （略）
术后4w: RG切除区由纤维结缔组织覆盖，骺端软骨缺损下缘有少量细胞增生，紧贴骺板外缘的骨质明显增厚，覆盖至骺板外侧软骨细胞肥大钙化带，骺板外侧软骨细胞数量明显减少，并向下延续软骨带 (图5、6) 。
图5 （略）
图6 （略）
术后8w：成熟的骨桥形成，横跨在骨骺和干骺端次级松质骨之间，骨桥远端可见到成簇的软骨细胞在干骺端形成“软骨岛”样结构，由增生、肥大及钙化软骨细胞组成的软骨带消退 (图7) 。
术后12w: 成熟的横跨骺板的骨桥明显增厚，骨小梁间隙增大，可以见到软骨细胞成簇地向骺端迷入形成“软骨岛”样结构的现象 (图8) 。
图7 （略）
图8（略）
3 讨论
早在1873年Ranvier 就阐述了骺板周围的RG这个环形切迹［1］。该区包含三个不同的细胞群：最内层有一组密集成团的细胞，骨钙素（BGP）［2］、细胞核癌基因蛋白myc和jun蛋白免疫活性呈阳性［3］，具有成骨特性及非常活跃的增生、分裂和/或迁移的活性；另一群弥散而广泛分布在沟内，包含具有软骨特性的Ⅱ型胶原和 FGFR3表达，具有软骨母细胞以及间充质样干细胞的特性［4］；第三群是位于切迹下方的胶原纤维鞘中的纤维母细胞和纤维细胞，形成一个纤维层与骨膜和软骨膜相延续。说明RG在骺板发育过程中具有特殊的作用［5］。
目前阻止骨桥生成和诱导适合的软骨再生的生物治疗尚处于实验阶段［6］，还有许多实验研究集中在骺板损伤的治疗策略方面，骨桥形成的分子和细胞学机制方面的基础研究却很少。骺板血运屏障的破坏被认为是骨桥形成的前提条件［7］，而骨桥的形成与骺板静息层的干细胞损伤［8］、骺板基质的破坏［9］、骨骺和干骺端骨质相通有关［10］。骺板损伤后骨骺与干骺端血运侵入骺板损伤部位,早期形成纤维血管桥,而后骨发生细胞浸润而至［11］,骨形成速度大大超过软骨修复速度,骨桥形成［12］。骺板损伤诱导骨桥的形成，随后出现骨生长延迟，这些是具有重大意义的矫形外科问题，对相关的生物治疗无疑具有重要的价值。
本研究采取的模型与钻孔所致骺板中心损伤的模型相比，符合临床上外骨桥占多数的事实，骨桥形成的过程更加直观，骨桥形成的影响因素更加简明，具有更强的可操作性。切除范围包括整个RG及少量骺软骨，造成了对兔胫骨近端骺板边缘区的暴露，同时使骨骺和干骺端骨质相通，符合外骨桥形成的必要条件［12］。切除RG后，1w在骺板外侧软骨细胞增生带出现膜内化骨, 2w出现小梁骨, 爬行至骺板外侧延长的软骨细胞肥大带，4w小梁骨覆盖至骺板外侧软骨细胞钙化带，8w骨小梁成熟的骨桥形成，横跨在骨骺和干骺端次级松质骨之间，12w成熟的横跨骺板的骨桥明显增厚。证实切除RG造成骺板边缘区的暴露后，在损伤部位有快速、连续的外骨桥形成的过程，没有骨折后骨痂形成过程中的软骨内成骨现象。与Cory J. Xian等所作的钻孔所致骺板中心损伤后骨桥形成过程相似［13］。同时，骺板边缘区的软骨细胞出现相应的增殖和凋亡。
目前的研究表明，骨桥中的骨小梁在形态学和分子表型的特性，与正常的骨生长过程中干骺端松质骨由软骨内成骨形成的骨小梁相似，也能产生Ⅰ型胶原和骨钙素。但是骺板损伤形成骨桥的部位缺乏Ⅱ型胶原、Ihh和Ⅹ型胶原的表达，而它们是软骨内化骨过程中软骨生成、软骨细胞分化及成熟的特异性分子标记物［14］。结合本研究的形态学观察可以证实：在骺板损伤部位骨桥形成的过程中并不经过软骨内化骨。
至于骨桥形成过程中的成骨细胞的来源，Caplan认为创伤部位周围的间充质细胞由于创伤反应浸润至创伤部位经过增生、分化成软骨或成骨细胞［11］， Cory J. Xian［13］等认为骨髓腔源性的间充质干细胞也参与骨桥形成。本研究的形态学观察中形成骨桥的骨质渐次从骨骺端沿骺板外缘爬行形成骨桥的事实，支持骨髓腔源性的间充质干细胞也参与骨桥形成的观点。
RG切除后不同的愈合修复阶段存在高度有序的细胞组织形态学的变化。膜内化骨、骨痂的爬行替代和骨桥形成等过程连续出现,没有出现软骨内化骨，骨髓腔源性的间充质干细胞也参与骨桥形成。RG切除后不同修复阶段的炎症因子、代谢产物、细胞因子对局部微环境的改变及参与骨桥形成的各种细胞的分化、增殖有怎样的影响,还有待进一步深入研究。
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