梁红锁 李林 梁辉

激素性股骨头坏死（steroid-induced osteonecrosis of the femoral head，SONFH）是一种常见的骨科难治性疾病，好发于青壮年，如未进行有效干预则难以自愈，而且随着病情进展，患髋疼痛进一步加剧，逐渐出现髋关节功能障碍，最终股骨头塌陷、变扁，引发骨关节炎，严重影响患者的生活和工作。因此早期发现并予以及时、有效的治疗是SONFH 诊治的基本原则。目前临床上药物治疗早期SONFH 以抗凝、扩张血管、二磷酸盐、降脂类药物为主[1，2]。近年来发现他汀类药物除具有传统的降脂作用外，其他作用如抗骨质疏松、促骨形成等使其成为近年来骨科新的研究方向[3，4]。现已有口服他汀类药物可有效治疗SONFH 的实验研究[5～7]，但尚未见其局部应用干预SONFH 的相关报道。本实验通过在激素性坏死股骨头内局部应用普伐他汀，以观察其促进骨坏死修复的效果。

1 材料与方法

1.1 实验动物45 只成年健康SPF 级新西兰白兔，体重（2.5±0.5）kg，雌雄不限，由广西医科大学实验动物中心提供。所有动物均处一室，分笼标准饲料喂养，自由摄食饮水，通风良好，温度控制在22℃～ 26℃，湿度50%左右，适应性喂养2 周后造模。

1.2 造模方法所有动物于造模前再次称重，参照秦岭等[8]造模方法，经兔耳缘静脉注射10μg/kg 的内毒素（lippolysaccharide，LPS，美国Sigma 公司），并于24h 后进行甲强龙（methylprednisolone，MPS，美国辉瑞制药公司）臀部肌肉注射，剂量为20mg/kg。MPS 每次间隔24h 臀部肌肉注射，共3 次。造模6周后，将动物以随机数字表法分为3 组，每组15 只。A 组（模型组）：自由进食，未实施其他干预措施。B组（髓芯减压组）：双侧股骨头予以髓芯减压，并于减压通道内植入无菌明胶海绵。C 组（普伐他汀局部用药组）：双侧股骨头髓芯减压后，于减压通道内植入含10mg 普伐他汀的无菌明胶海绵（其中普伐他汀予以钴60 辐照灭菌）。兔髓芯减压方法参照本课题组前期研究[9]。分别于股骨头髓芯减压术后第4、8、12 周，每组各处死5 只白兔，取其左侧股骨头标本进行病理学研究，右侧行相关分子生物学检测（另文发表）。

1.3 病理学观察

1.3.1 大体观察 将兔股骨头从冠状面正中剖开，主要观察股骨头的颜色、外形、软骨厚度、骨髓腔各组织成分的改变、骨小梁密度等。

1.3.2 HE 染色 股骨头以10%甲醛溶液固定24h后，5%硝酸脱钙，系列梯度酒精脱水，石蜡包埋后进行切片，厚度为5μm。HE 染色，显微镜下观察软骨、软骨下骨、骨髓腔内骨细胞、脂肪细胞及骨小梁等结构。光镜下任选5 个高倍视野，每个视野计数20～30 个骨细胞，计算空骨陷窝率，取其平均值作为该股骨头的空骨陷窝率。

1.4 统计学方法采用SPSS 17.0 软件对数据进行统计学分析，计量资料以均数±标准差（±s）表示，组间比较采用ANOVA 单因素方差分析，P＜0.05 为差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 大体观察A 组：术后第4 周，股骨头外形正常，软骨面为暗红色，股骨头切面内骨皮质变薄，髓腔内可见无定形坏死骨组织，有较多脂肪组织沉积。术后第8 周，股骨头骨质较松脆，易于剖切，髓腔内坏死面积增大，脂肪组织较前增多。术后第12 周，股骨头外形正常，股骨头内坏死面积较前稍减小，坏死组织周围有少量新骨形成。B 组：术后第4 周，股骨头外形正常，软骨面颜色稍暗，略呈灰白色，股骨头骨皮质变薄，髓腔内可见坏死骨组织，伴少量脂肪组织增生。术后第8 周，股骨头内坏死面积稍增大，脂肪组织较前增多。术后第12 周，股骨头外形正常，骨坏死面积较前减小，坏死骨组织周围有较多新骨形成。C 组：术后第4 周，股骨头外形正常，软骨面颜色略暗，稍呈灰白色。股骨头骨皮质变薄，髓腔内可见骨坏死，伴少量脂肪组织增生。术后第8 周，软骨面呈淡红色，股骨头内坏死面积较前减小，有少量新生骨组织形成。术后第12 周，股骨头外形正常，股骨头内坏死面积较前明显减少，坏死组织周围有大量新骨形成。

2.2 光镜观察A 组：术后第4 周，股骨头内有大量脂肪细胞增生，骨小梁变细、排列稀疏，骨细胞核边聚，空骨陷窝数较多。术后第8 周，股骨头骨髓腔内坏死区结构紊乱，部分纤维肉芽组织形成，骨小梁断裂、稀疏，骨细胞核边聚明显，空骨陷窝进一步增多。术后第12 周，坏死股骨头内骨小梁周围可见少量新生骨组织，空骨陷窝数稍减少（见图1A）。B 组：术后第4 周，股骨头内有较多坏死组织，大量脂肪细胞增生，骨小梁排列稀疏，骨细胞核边聚较明显，有较多空骨陷窝。术后第8 周，股骨头骨髓腔内坏死区结构紊乱，部分骨小梁断裂，空骨陷窝增多。术后第12 周，断裂骨小梁周围可见少量新生骨组织形成，空骨陷窝数较前减少（见图1B）。C组：术后第4 周，股骨头内有中等量脂肪细胞增生，骨小梁稍稀疏，部分骨小梁断裂，可见较多空骨陷窝。术后第8 周，股骨头内有少量脂肪细胞，骨小梁周围有较多新生骨组织及血管形成，空骨陷窝减少。术后第12 周，骨小梁密度基本正常，偶见空骨陷窝（见图1C）。

图1 各组术后第12 周光镜观察（HE，200×）

2.3 各组造模后空骨陷窝率比较B、C 两组空骨陷窝率均较A 组低（P＜0.05）。C 组空骨陷窝率低于B组（P＜0.05），见表1。

表1 各组术后第4、8、12 周空骨陷窝率比较（%，±s，n=5）

表1 各组术后第4、8、12 周空骨陷窝率比较（%，±s，n=5）

注：与A 组比较，*P＜0.05；与B 组比较，△P＜0.05

分组 第4 周 第8 周 第12 周A 组 30.29±3.83 32.85±2.32 26.71±2.43 B 组 23.14±2.65* 27.09±1.93* 19.87±1.99*C 组 16.23±1.94*△ 13.83±1.17*△ 10.58±1.87*△

3 讨论

研究表明激素可促使骨细胞凋亡，导致股骨头单位体积内骨细胞数量下降[10]。长期应用激素导致股骨头内骨小梁数目减少，引起骨质疏松，骨组织机械应力随之减弱，在轻微的外力作用下即可发生骨小梁微细骨折[11]。与此同时，由于激素可引起骨内微循环障碍、诱导骨髓间充质干细胞（bone marrow mesenchymal stem cells，BMSCs）向脂肪细胞分化等多种因素，应力引发的软骨下微骨折得不到及时修复，最终出现股骨头骨坏死、塌陷。核心结合因子（core binding factor a1，Cbfa1）是成骨细胞分化过程中的特异性转录因子，BMP-2 可促进BMSCs 向成骨细胞分化[12]。有研究表明，普伐他汀灌胃能上调兔激素性坏死股骨头内Cbfa1 及BMP-2 mRNA 的表达，且随着治疗时间延长，二者的表达水平逐步升高[13]。胡敏等[14]研究发现，与兔SONFH 模型组的股骨头髓腔内大量脂肪细胞增生及坏死骨组织相比，普伐他汀灌胃治疗组内骨细胞受损程度较轻，空骨陷窝数较少，脂肪细胞数量减少及骨坏死面积均明显减小，表明普伐他汀口服可有效促进激素性坏死股骨头的修复。

目前在他汀类药物促骨形成的动物实验中，多采用口服给药。他汀类药物口服后经过肝脏的首过效应，进入血液循环的药物浓度不足5%，进入骨组织的药物浓度则更低[15]。由于口服给药往往疗程较长，患者的依从性会受到较大影响。通过改变此类药物的给药途径来提高其生物利用度值得探究。刘屹嵩等[16]将兔下颌骨骨折区覆盖含辛伐他汀的明胶海绵作为实验组，与单纯覆盖明胶海绵的对照组相比，实验组在术后第2、4 周的BMP-2 阳性表达率明显高于对照组，骨痂形成与改建速度优于对照组。李杨等[17]将辛伐他汀局部注入去势大鼠的股骨髓腔，给药1 个月后，辛伐他汀治疗组的骨皮质厚度、骨小梁密度等明显优于对照组，表明辛伐他汀局部应用可促进骨小梁改建、强化局部骨质。本课题组前期研究发现，普伐他汀局部应用可上调兔激素性坏死股骨头内BMP-2 mRNA 的表达[18]。

本实验结果表明，坏死股骨头内局部应用普伐他汀后有明显新生骨组织形成，骨小梁密度基本恢复正常，单位面积内空骨陷窝率降低，与同期其他两组比较，差异有统计学意义，表明普伐他汀局部用药可促进激素性坏死股骨头的修复，有望为SONFH 的临床治疗提供一种新的方法。