微透析技术在骨科的应用(二)

研究现状

1、微透析是一种利用微透析探针在局部组织细胞外液中对生物分子取样的技术,广泛应用于药学、神经外科等学科,目前其在骨科的应用也涉及骨科各个专业,分别在骨科基础、慢性损伤、创伤骨科、关节外科、骨科感染、显微外科、脊柱外科、骨肿瘤方面,利用其微创、定位取样、多点监测、连续取样、多种检测手段的特点,通过对前列腺素E2、5-羟色胺、谷氨酸、P物质、肿瘤坏死因子α、去甲肾上腺素、钾离子等生理代谢物质,NSAID类、吗啡、头孢呋辛、马法兰等药物,骨碱性磷酸酶、1型C肽胶原蛋白、软骨寡聚基质蛋白、软骨蛋白多糖核心蛋白、葡萄糖-半乳糖化吡啶啉等特殊标志,在长骨干骺端、松质骨、皮质骨、骨骼肌、关节滑囊膜、游离皮瓣、脊髓内、肿瘤患肢主血管内进行检测,从而在分子水平取得结论.

二、论文提纲

1 骨科基础的应用

MD技术在局部取样方面有独特的优势,特别是在局部代谢产物和药物浓度方面,但将MD引入骨科基础进行广泛的研究则相对较晚,Thorsen等在1996年研究应力刺激下人骨组织前列腺素E2(pros-taglandin E2,PGE2)释放时首次把该技术引入基础研究,他们把MD探针置于胫骨干骺端骨质较为疏松的部位,发现在应力刺激下,人胫骨近端的PGE2增长了2.5~3.5倍,证实PGE2与动态机械运动有明确关系。Korth等在研究外科止血带对骨骼肌能量代谢的影响时,通过MD配合高效液相色谱,发现在使用止血带30 min后,目标肢体的葡萄糖水平下降了40%,而乳酸和次黄嘌呤的水平则上升了200%以上,胆碱水平也有大幅增加,而再灌注后葡萄糖的水平可以快速回升,但乳酸和次黄嘌呤的水平却持续增加,证实了松止血带后并不能及时有效地缓解肢体缺血情况,该实验结果认为缺血反而会加重[7]。Mikkelsen利用MD检测非甾体抗炎药(NSAID)的同时,把其也作为一种局部用药的途径,发现距离用药点1 cm远处PGE2的水平下降了85%,4 cm处则下降了30%~50%,证明NSAID类药物可以有效抑制PGE2分泌,在活体身上解释了NSAID类药物的作用机理[6]。随后,Britt和Mackey等分别进一步证实了这一结论,并认为运动诱导的自适应性(exercise-in-duced adaptive increase)同时被抑制了[8-9]。在研究运动对成骨的影响时,Keitaro等利用MD监测运动前后72 h间志愿者骨碱性磷酸酶(bone-specific al-kaline phosphatase,BAP)和1型C肽胶原蛋白(pro-collagen type 1 C-peptide,P1P)的水平,发现BAP水平无明显变化,而P1P在24 h有明显增高,标志着体内胶原纤维形成加强[10]。为了减小MD应用于人体骨骼肌的误差,Patrik针对该条件对相对回收率随时间变化做出校正,经过4~6个月的监测,得出了MD长时间应用在人骨骼肌中,其相对回收率是稳定的结论,并认为低强度的运动对其没有影响,但会因具体项目和场合而异[11]。

2 慢性损伤的应用

MD在慢性损伤方面的应用主要集中于对肌筋膜疼痛综合征(myofascial pain syndromes,MPS)的研究。2004年,Lars等研究斜方肌慢性疼痛(trape-zius myalgia,TM)时发现,患者肌肉内5-羟色胺(5-HT)和谷氨酸水平与疼痛强度、压痛阈值(pressure pain threshold,PPT)、无氧代谢密切相关。2005年,Shah利用MD在活体研究MPS评价了该类患者骨骼肌的生化环境,发现其质子、缓激肽(bradykinin,BKN)、降钙素基因相关肽、P物质、肿瘤坏死因子α、白细胞介素(IL)1β、血清素和去甲肾上腺素的水平均高于正常人,而p H值却显著低于正常人。另一项研究中,又发现该类患者斜方肌间隙内的钾离子水平相对于正常人恢复到正常水平的时间明显延长,而白介素6和乳酸脱氢酶的水平则保持正常。Ger-dle在2008年发现2种激肽类物质——BKN和血管舒张素(kallidin,KAL)——也参与了痛觉过敏,他将TM组和颈椎相关的疼痛分开观察,并设对照组,发现在20 min的低强度运动和休息后,KAL和BKN均明显增高,KAL最高见于颈椎组,而TM组还是明显高于对照,TM组的BKN则明显高于其他2组[12]。2011年,Ghafouri针对N-十六酰胺乙醇(N-palmi-toylethanolamide,PEA)和N-硬脂酰乙醇胺(N-stear-oylethanolamide,SEA)进行检测,发现它们在TM患者斜方肌中的浓度同样明显高于正常人[13]。Larsson和Sjøgaard认同以上观点,前者针对体力劳动8 h后的MPS患者,而且发现肌电图(EMG)结果、工作强度评定结果、精神紧张度似乎与这些代谢物质的变化没有明显关联[14-15]。然而Gerd似乎不全认同这些观点,他在European Journal of Pain上撰文认为,针对斜方肌慢性疼痛的患者,在安静休息4 h后,结果示PGE2和谷氨酸的水平与正常人并无统计学差异。

3 创伤骨科的应用

在骨创方面,Yvonne把MD运用到Wistar大鼠股骨创伤后24 h细胞因子和生长因子的监测中,测定其总蛋白、IL-6的浓度,其中总蛋白的含量是不断下降的,5 h后趋于平缓,而IL-6在伤后即有明显增长,12~15 h达到高峰,伤后24 h后则已低于130pg/m L,作者还试图检测TGFβ1,但没有成功,IL-6和TGF-β1为骨折愈合早期的标志性细胞因子,通过对其的检测,让我们在分子水平上对骨折愈合初期变化有进一步了解[16]。在研究不同等级的创伤后关节液代谢变化时,Stålman引入了MD来检测滑囊膜的炎性物质,如葡萄糖、乳酸、PGE2等,发现冷敷和局部加压可以有效降低滑囊膜的炎性反应,PGE2的变化与温度密切相关,低温还可以有效降低乳酸水平[17];同时还发现,注射酮咯酸类药物对降低PGE2的水平有明显作用,而吗啡在这方面没有明显反应[18]。机体对创伤的反应是一个大课题,但基于分子水平代谢的变化了解并不全面,”中间过程”是模糊的,而MD为我们提供了一种简单可行的方法。