Sema3A介导的神经调控在颅脑损伤加速骨折愈合中的作用观察

Sema3A介导的神经调控在颅脑损伤加速骨折愈合中的作用观察

研究背景骨折愈合是个复杂有序的过程,受骨生成相关细胞(成骨细胞、破骨细胞、骨细胞、成纤维细胞等)、骨生成因子、骨生成所需理化环境等多种因素影响。骨折愈合加速通过影响其中某个或某几个因素实现。临床经验提示我们骨折合并颅脑损伤患者骨痂生成量增多,骨折愈合加速,但构造评估模式动物,探索其发生机制仍然有很长的路要走。既往的研究多关注颅脑损伤后血清学变化对骨生成相关细胞的影响,而对影响骨生成的神经分布情况研究较少。Sema3A是一种轴突导向蛋白,研究表明Sema3A可通过直接作用于骨生成相关细胞[1],或通过影响神经分布间接调控骨生成[2]。前期验证过颅脑损伤后血清Sema3A变化及其对骨生成相关细胞的作用,骨折合并颅脑损伤大鼠血清Sema3A变化能否通过影响神经分布调控骨生成仍然需要探索。因此,我们在构建骨折合并颅脑损伤SD大鼠模型,多种手段检测、评估骨折愈合情况,验证颅脑损伤后骨折加速愈合现象基础上,检测骨折合并颅脑损伤大鼠血清Sema3A变化,观察骨痂中神经分布情况,以探索血清Sema3A含量变化影响骨痂局部神经分布情况是否是骨折合并颅脑损伤骨折加速愈合可能机制之一。目的建立骨折合并颅脑损伤SD大鼠模型,多种手段观察、评估骨折愈合情况,检测模型血清Sema3A含量变化,骨痂局部神经分布情况,初步探讨颅脑损伤后骨折加速愈合机制。方法1)应用自由落体装置建立大鼠颅脑损伤模型及相关评价体系,利用特制打击装置构造标准大鼠股骨骨折闭合复位髓内固定模型及相关评价体系,分别在颅脑损伤即刻观察大鼠局部软组织损伤情况、呼吸变化,6h使用小动物MRI观测颅脑损伤情况及损伤范围,24h使用改良神经损伤严重程度评分(neurological severity score,NSS)量表评估损伤颅脑严重程度,7d行颅脑病理学观测;分别在1w、2w、4w拍摄骨折部位X线片观测骨折愈合情况,2w、4w、8w行Micro-CT评估骨痂生成量、骨痂矿化程度,2w的骨痂行病理学观察、评估骨折愈合情况,评价造模情况。2)大鼠分为单纯骨折组、骨折合并颅脑损伤组。于伤后5d、7d、14d、21d取静脉血,获得血清。3)使用酶联免疫吸附法(ELISA)检测两组大鼠伤后不同时间点血清Sema3A含量变化。4 )伤后2周骨痂行GAP43、PGP9. 5免疫组化染色,观察两组大鼠新生神经(GAP43)、成熟神经(PGP9. 5)在骨痂中的分布情况。结果1)颅脑损伤后,大鼠出现生命体征变化,MRI可见颅脑中有出血、水肿,改良NSS评分表明大鼠存在颅脑损伤,观察损伤脑组织可见陈旧性蛛网膜下腔出血、瘢痕形成。X线可见股骨干存在横行、短斜形骨折,Micro-CT显示不同时间节点骨痂生成量及矿化程度不同,组织学观察骨折为二期愈合。2) X线片、Micro-CT及组织学检测显示骨折合并颅脑损伤组较单纯骨折组骨痂生成量增多、矿化程度高,骨折愈合加快。4周时,骨折合并颅脑损伤组骨痂体积与总体积比值显著高于单纯骨折组(p<0. 05); 8周时,骨折合并颅脑损伤组骨矿物质密度显著高于单纯骨折组(p<0. 05)。HE及番红固绿染色显示骨折合并颅脑损伤组骨痂较单纯骨折组成熟。3)骨折合并颅脑损伤组血清Sema3A水平较单纯骨折组大鼠在伤后7d、14d、21d时升高,且差异明显(P<0. 05)。4) 2w时骨痂GAP43、PGP9.5染色显示骨折合并颅脑损伤组较单纯骨折组神经分布增多。结论1)成功构建颅脑损伤模型、股骨骨折闭合复位髓内固定模型,可用于进一步实验。2)骨折合并颅脑损伤组大鼠血清Sema3A水平升高,骨痂局部神经分布增多,Sema3A可调控神经生长,推测骨折合并颅脑损伤骨痂生成量增多、骨折愈合加速,可能与Sema3A水平升高调控骨痂神经分布有关。