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目的:骨折是临床上的常见病多发病,骨折的愈合时间直接决定着骨折的预后。当TBI与骨折同时发生时,除了出现多发性损伤所共有的一些症状外,常出现一些特殊现象。比如,临床实践中观察到颅脑损伤、脊髓损伤合并骨折的病人比没有中枢神经损伤的四肢骨折病人骨折愈合明显加快,甚至在骨折外的一些组织,尤其是关节周围,肌肉内,骨膜外出现异位骨化。这一现象引发了人们的思考。人们很自然地想到了神经因素、体液因素与骨折愈合的内在联系,开始探讨是什么在其中发挥了作用及其作用机制。对这类问题的研究有助于为临床提供一个新的处理骨折的方法,通过缩短骨折愈合的时间来大大改观目前的骨折治疗现状。转化生长因子-β1(transforminggrowthfactorbetal,TGF-β1)就是一种既在脑外伤后表达,又在骨折后表达的一种多肽生长因子。转化生长因子β1(TGF-β1)是一族多肽生长因子,广泛存在于骨骼、神经系统和免疫系统中,在骨生长、形态诱导及修复中占有非常重要的地位。查阅相关文献,在这一领域人们已经研究了许多因子,也发现一些在合并脑外伤时骨折愈合加速的细胞因子。但尚未见有关TGF-β1在这方面的研究。本研究目的在于通过动物实验探讨TGF-β1在合并脑外伤时骨折愈合过程中的表达及作用。
方法:将84只SD大鼠分为正常组(6只)、脑外伤组(6只)、骨折组(36只)及脑外伤合并骨折组(36只)。正常组于术后第1周,其它3组分别于术后第3天、1、2、3、4、5周取静脉血1ml,离心后取血清,按TGF-β1试剂盒说明采用双抗体夹心ABC-ELISA法测定血清中TGF-β1的含量。后2组动物分别于术后第3天、1、2、3、4、5周处死6只。首先摄取骨折部位X线片,观察骨折愈合情况。然后取骨折胫骨全长,作为骨折标本用于组织学及免疫组织化学观察。标本经固定、脱钙、脱水、包埋及切片等处理后行HE染色及TGF-β1免疫组织化学染色。HE染色标本切片置于光镜下观察骨折愈合情况。免疫组织化学染色标本切片置于光镜下观察TGF-β1在骨折局部的表达情况。并将图像输入计算机,使用Motic数码医学图像分析系统进行图像分析。测定平均光密度及阳性细胞数,动态观察骨折不同时期TGF-β1在局部的表达变化。最后将所得数据经SPSS10.0软件包进行统计学处理。
结果:X线观察:F组术后第3周有骨痂形成,量较少,断端间骨折线清晰;第5周骨折线模糊,仍隐约可见。TBI+F组术后第3周有较多骨痂形成;第5周骨折线已基本消失。
血清TGF-β1含量:正常组血清TGF-β1含量为4.42±2.10ng/ml。TBI组术后第3天血清TGF-β1含量即升高至N组的4倍,术后第1周时为N组的2倍,2周以后降至正常。F组术后第3天血清TGF-β1含量略有升高,术后第1周时为N组的3倍,术后第2-4周血清含量持续维持高水平,大约为N组的3-4倍,第5周降至正常。TBI+F组术后第3天血清TGF-β1含量即明显升高,为N组的7倍,术后第1周时达到8倍,以后虽有所下降但仍维持较高水平,约为N组的3-4倍,第5周时降至正常术后第3天及第1周时TBI+F组与F组比较均有统计学意义(P<0.05或P<0.01),2周后两组比较无统计学意义(P>0.05)。
组织学观察:F组呈典型的骨折愈合过程;TBI+F组的骨折愈合过程比F组提前1周左右。
免疫组织化学染色:在骨折愈合过程中,单核细胞、成纤维细胞、间充质细胞、内皮细胞、软骨细胞、成骨细胞胞浆及胞核均有不同程度的TGF-β1阳性表达,但以软骨细胞及成骨细胞的着色最为明显。
免疫组织化学染色图像分析:在骨折愈合的进程,骨折合并脑外伤组与骨折组TGF-β1染色的光密度及阳性细胞数的变化基本同步。F组总的平均光密度值0.168±0.036,平均阳性细胞数740.0±88.3;TBI+F组总的平均光密度值0.214±0.071,平均阳性细胞数845.5±77.2。术后前4周内骨折合并脑外伤组始终高于骨折组,且有显著差异(P<0.05)。尤其是术后第1周骨折合并脑外伤组显著高于骨折组(P<0.05)。术后第5周两组的两个指标均有下降,两者比较无统计学意义。
结论:①与骨折组相比,脑外伤后早期TGF-β1的血清含量明显升高,这有利于尽早启动骨折愈合过程。②尽管骨折合并脑外伤的情况下TGF-β1在骨折2周后血清含量与单纯骨折相比无显著升高,但TGF-β1在骨折局部却存在4周的持续高表达状态。说明TGF-β1在脑外伤后骨折愈合加快,骨痂增多的机制中起重要作用。③TGF-β1在骨折愈合过程中的作用是广泛而又持续的,其多种作用的发挥应该存在精确的调节机制。④骨折合并脑外伤后无论血清中还是骨折局部TGF-β1的表达高峰提前,表明TGF-β1的促进多种细胞增殖,从而促进成骨的作用在骨折这一时期更重要。
综合分析本实验结果可以认为:TGF-β1在肭外伤合并骨折时表达明显增强,且与组织学改变相一致,说明体液调节因素中TGF-β1是脑外伤后骨折愈合加速的影响因素之一。