激素性股骨頭無(wú)菌性壞死(ANFH)微量元素變化的實(shí)驗(yàn)研究

李榮銳,魏 巍,于 濤,王日光 翟饒生

(佳木斯大學(xué)第一附屬醫(yī)院,黑龍江 佳木斯 154003)

長(zhǎng)期使用或短期內(nèi)間斷大劑量使用糖皮質(zhì)激素可致股骨頭壞死已為大量的臨床和實(shí)驗(yàn)研究所證實(shí),但其病因及發(fā)病機(jī)制尚未完全清楚。激素性股骨頭壞死過(guò)程中骨內(nèi)微量元素的代謝情況有可能為激素性股骨頭壞死的發(fā)病機(jī)理和防治激素性股骨頭壞死開(kāi)辟新的途徑。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)測(cè)定ANFH患者壞死股骨頭內(nèi)微量元素 Cu、Zn、Mg、Mn的變化和組織學(xué)改變,擬探討微量元素在ANFH患者骨代謝過(guò)程中發(fā)生的作用,以期為AN FH發(fā)病機(jī)制的研究及 ANFH的治療提供一定的參考價(jià)值。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 研究對(duì)象

以在佳木斯大學(xué)附屬第一醫(yī)院骨科住院患者中,收治因患股骨頭無(wú)菌性壞死,而需要行人工假體置換術(shù)的病人的新鮮的病變股骨頭為試驗(yàn)組;以發(fā)生股骨頸頭下型骨折,而需要行人工假體置換術(shù)的病人的新鮮股骨頭做為試驗(yàn)對(duì)照組。所采集的股骨頭均行密封冷凍保存。其中試驗(yàn)組24例,男21例 ,女 3例 ,年齡 51～ 65歲。 對(duì)照組共 21例 ,其中男 17例 ,女4例,年齡 55～ 77歲。所有標(biāo)本采集者均無(wú)明顯心肺疾病史。以上對(duì)象均符和以下條件:①無(wú)腫瘤,肝炎,感染,自身免疫疾病史,無(wú)外周動(dòng)脈硬化疾病及嚴(yán)重的肝腎臟損傷。②近期無(wú)重大手術(shù)、輸血史。③其中,實(shí)驗(yàn)組24例中均有應(yīng)用激素類藥物史,24例平均服用皮質(zhì)激素總量 5978mg(1800～15505mg),日平均皮質(zhì)激素使用量為 15mg/d,從接受激素治療到發(fā)病平均時(shí)間約為 2年。其中 1例有過(guò)量飲酒史。實(shí)驗(yàn)對(duì)照組均為因外傷導(dǎo)致的股骨頸骨折而于近期行人工股骨頭置換術(shù)者。

1.1.2 主要試劑與儀器設(shè)備

經(jīng)純化處理的 HNO3(GR),雙氧水 (AR),去離子水(2次蒸餾),試劑所用標(biāo)準(zhǔn)溶液均用光譜純?cè)噭┡渲啤Ｈ毡緧u津公司生產(chǎn)的 AA-680型原子吸收分光光度計(jì),烘干箱、馬弗爐、分析天平,燒杯 ,定容管,骨科常用手術(shù)器材(咬骨鉗 ,骨刀,鵝眉鑿,骨錘),一次性手術(shù)材料,濾紙。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 標(biāo)本樣品的制備與處理

將采集的股骨頭在常溫下解凍后,鋪無(wú)菌巾,切開(kāi)股骨頭,在股骨頭負(fù)重區(qū)軟骨下取松質(zhì)骨2.0g,裝入樣品瓶中。將取出的樣品用去離子水反復(fù)沖洗干凈,用濾紙吸干,放入烘干箱內(nèi)烘 12h后備用。

1.2.2 微量元素的檢測(cè)方法

在分析天平上稱取股骨頭樣品0.50g,放入小燒杯中。然后置于馬弗爐中,溫度從低溫升至 55℃,在 55℃溫度中灰化7h,至灰化完全。冷卻后 ,加濃硝酸 0.5mL浸泡過(guò)夜,加去離子水定容至10mL。準(zhǔn)備上機(jī)測(cè)定各元素含量。微量元素的檢測(cè)過(guò)程在哈爾濱市微量元素檢測(cè)中心完成。采用火焰原子化法測(cè)定股骨頭中微量元素鋅、銅、錳、鎂的含量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

2 結(jié)果

2.1 組織學(xué)觀察

對(duì)照組:股骨頭軟骨下骨哈弗斯系統(tǒng)中央管周圍少量鮮紅色脂肪組織。骨小梁結(jié)構(gòu)正常(見(jiàn)圖1);壞死組:股骨頭軟骨下骨質(zhì)內(nèi) ,有脂滴游離于組織,脂肪細(xì)胞被染成鮮紅色,充滿整個(gè)骨哈弗斯系統(tǒng)中央管周圍,壞死組較正常組數(shù)量明顯增多、體積增大。骨小梁明顯變細(xì)、稀疏、部分?jǐn)嗔?見(jiàn)圖 2)。

2.2 各組微量元素 Zn、Cu、Mg、Mn水平

見(jiàn)表1。

表1 各組微量元素 Zn、Cu、Mg、Mn水平 ±s)

注:與對(duì)照組比較*P＜0.05。

3 討論

長(zhǎng)期大量應(yīng)用激素可致股骨頭壞死,但其病理機(jī)制尚未明確,目前還不能以單一學(xué)說(shuō)來(lái)圓滿解釋激素和 ANFH兩者之間的關(guān)系,但其共同特征都是血液循環(huán)障礙導(dǎo)致股骨頭缺血、壞死,以及隨之出現(xiàn)的修復(fù)反應(yīng),進(jìn)而發(fā)生股骨頭塌陷及髖關(guān)節(jié)退行性關(guān)節(jié)炎。本實(shí)驗(yàn)檢測(cè)了股骨頭無(wú)菌性壞死股骨頭負(fù)重區(qū)軟骨下松質(zhì)骨中微量元素 Zn、Cu、Mn、Mg的含量與正常對(duì)照組含量對(duì)比。結(jié)果顯示,壞死組中全部所測(cè)微量元素水平均較對(duì)照組降低,說(shuō)明微量元素廣泛參與 ANFH骨代謝過(guò)程,并在其中起一定作用。其中微量元素Cu、Zn、Mg與對(duì)照組相比,差別有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。提示 Cu、Zn、Mg可能參與ANFH的發(fā)生并在其中起一定作用。而無(wú)機(jī)鹽是有規(guī)律地沉積于膠原表面,膠原成熟障礙直接影響無(wú)機(jī)鹽沉積。缺 Cu還使成骨細(xì)胞活性下降,而破骨細(xì)胞活性不受影響,使新骨形成減少[1],骨結(jié)構(gòu)紊亂 ,導(dǎo)致骨質(zhì)疏松,皮質(zhì)變薄,松質(zhì)骨被吸收,在機(jī)械壓力下發(fā)生顯微骨折、塌陷,壓迫微血管致骨缺血壞死。銅在骨折愈合過(guò)程中也起促進(jìn)作用[2]。B.S.Monga等人[3]的研究結(jié)果顯示,鋅對(duì)體外破骨細(xì)胞的骨吸收活性有強(qiáng)烈的抑制作用。鋅還是骨骼生長(zhǎng)發(fā)育的激活因子,缺鋅可導(dǎo)致骨代謝紊亂、骨形態(tài)結(jié)構(gòu)異常、骨折愈合延遲、骨重建受抑制或骨質(zhì)疏松等。鎂元素對(duì)骨骼的礦化有著顯著的影響[4],Mg的缺乏既可干擾軟骨發(fā)生,阻礙骨骺生長(zhǎng)和骨礦化,又使成骨細(xì)胞數(shù)量及活性減低,骨基質(zhì)生成減少,骨脆性增加,易于骨折塌陷而致缺血壞死。

結(jié)合本實(shí)驗(yàn)證明微量元素廣泛參與骨代謝過(guò)程,并在ANFH的發(fā)生發(fā)展中起一定的作用。研究結(jié)果顯示微量元素Cu、Zn、Mg在 AN FH患者股骨頭內(nèi)含量較對(duì)照組低,P＜0.05差別有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。說(shuō)明這些元素的變化與激素性股骨頭壞死的發(fā)生、發(fā)展關(guān)系密切。同時(shí)提示在 AN FH治療過(guò)程中應(yīng)注意微量元素的補(bǔ)充及在其治療藥物中金屬元素絡(luò)合物的作用。

[1] Saltman PD,St rause L G.The role of trace minerals in osteoporosis[J].J Ameri Colleg Mutri,1993,12(4):384-393

[2] DollwetHH,Sorenson JR.Roles of copper in bone maintenance and healing[J].Biological Trace Element Research,1988,18:39-48

[3] Monga BS,Dempster DM.Zinc is a potent inhibitor of osteoclastic bone resorption in vitro[J].J.Bone Min-eral Res,1995,10:453-457

[4] Wallach S.Effects of magnesium on skeletal metabolism[J].Magnes Trace Elem,1990,9(1):1-14