微透析技術在骨科的應用(二)

研究現狀

1、微透析是一種利用微透析探針在局部組織細胞外液中對生物分子取樣的技術,廣泛應用于藥學、神經外科等學科,目前其在骨科的應用也涉及骨科各個專業,分別在骨科基礎、慢性損傷、創傷骨科、關節外科、骨科感染、顯微外科、脊柱外科、骨腫瘤方面,利用其微創、定位取樣、多點監測、連續取樣、多種檢測手段的特點,通過對前列腺素E2、5-羥色胺、谷氨酸、P物質、腫瘤壞死因子α、去甲腎上腺素、鉀離子等生理代謝物質,NSAID類、嗎啡、頭孢呋辛、馬法蘭等藥物,骨堿性磷酸酶、1型C肽膠原蛋白、軟骨寡聚基質蛋白、軟骨蛋白多糖核心蛋白、葡萄糖-半乳糖化吡啶啉等特殊標志,在長骨干骺端、松質骨、皮質骨、骨骼肌、關節滑囊膜、游離皮瓣、脊髓內、腫瘤患肢主血管內進行檢測,從而在分子水平取得結論.

二、論文提綱

1 骨科基礎的應用

MD技術在局部取樣方面有獨特的優勢,特別是在局部代謝產物和藥物濃度方面,但將MD引入骨科基礎進行廣泛的研究則相對較晚,Thorsen等在1996年研究應力刺激下人骨組織前列腺素E2(pros-taglandin E2,PGE2)釋放時首次把該技術引入基礎研究,他們把MD探針置于脛骨干骺端骨質較為疏松的部位,發現在應力刺激下,人脛骨近端的PGE2增長了2.5~3.5倍,證實PGE2與動態機械運動有明確關系。Korth等在研究外科止血帶對骨骼肌能量代謝的影響時,通過MD配合高效液相色譜,發現在使用止血帶30 min后,目標肢體的葡萄糖水平下降了40%,而乳酸和次黃嘌呤的水平則上升了200%以上,膽堿水平也有大幅增加,而再灌注后葡萄糖的水平可以快速回升,但乳酸和次黃嘌呤的水平卻持續增加,證實了松止血帶后并不能及時有效地緩解肢體缺血情況,該實驗結果認為缺血反而會加重[7]。Mikkelsen利用MD檢測非甾體抗炎藥(NSAID)的同時,把其也作為一種局部用藥的途徑,發現距離用藥點1 cm遠處PGE2的水平下降了85%,4 cm處則下降了30%~50%,證明NSAID類藥物可以有效抑制PGE2分泌,在活體身上解釋了NSAID類藥物的作用機理[6]。隨后,Britt和Mackey等分別進一步證實了這一結論,并認為運動誘導的自適應性(exercise-in-duced adaptive increase)同時被抑制了[8-9]。在研究運動對成骨的影響時,Keitaro等利用MD監測運動前后72 h間志愿者骨堿性磷酸酶(bone-specific al-kaline phosphatase,BAP)和1型C肽膠原蛋白(pro-collagen type 1 C-peptide,P1P)的水平,發現BAP水平無明顯變化,而P1P在24 h有明顯增高,標志著體內膠原纖維形成加強[10]。為了減小MD應用于人體骨骼肌的誤差,Patrik針對該條件對相對回收率隨時間變化做出校正,經過4~6個月的監測,得出了MD長時間應用在人骨骼肌中,其相對回收率是穩定的結論,并認為低強度的運動對其沒有影響,但會因具體項目和場合而異[11]。

2 慢性損傷的應用

MD在慢性損傷方面的應用主要集中于對肌筋膜疼痛綜合征(myofascial pain syndromes,MPS)的研究。2004年,Lars等研究斜方肌慢性疼痛(trape-zius myalgia,TM)時發現,患者肌肉內5-羥色胺(5-HT)和谷氨酸水平與疼痛強度、壓痛閾值(pressure pain threshold,PPT)、無氧代謝密切相關。2005年,Shah利用MD在活體研究MPS評價了該類患者骨骼肌的生化環境,發現其質子、緩激肽(bradykinin,BKN)、降鈣素基因相關肽、P物質、腫瘤壞死因子α、白細胞介素(IL)1β、血清素和去甲腎上腺素的水平均高于正常人,而p H值卻顯著低于正常人。另一項研究中,又發現該類患者斜方肌間隙內的鉀離子水平相對于正常人恢復到正常水平的時間明顯延長,而白介素6和乳酸脫氫酶的水平則保持正常。Ger-dle在2008年發現2種激肽類物質——BKN和血管舒張素(kallidin,KAL)——也參與了痛覺過敏,他將TM組和頸椎相關的疼痛分開觀察,并設對照組,發現在20 min的低強度運動和休息后,KAL和BKN均明顯增高,KAL最高見于頸椎組,而TM組還是明顯高于對照,TM組的BKN則明顯高于其他2組[12]。2011年,Ghafouri針對N-十六酰胺乙醇(N-palmi-toylethanolamide,PEA)和N-硬脂酰乙醇胺(N-stear-oylethanolamide,SEA)進行檢測,發現它們在TM患者斜方肌中的濃度同樣明顯高于正常人[13]。Larsson和Sjøgaard認同以上觀點,前者針對體力勞動8 h后的MPS患者,而且發現肌電圖(EMG)結果、工作強度評定結果、精神緊張度似乎與這些代謝物質的變化沒有明顯關聯[14-15]。然而Gerd似乎不全認同這些觀點,他在European Journal of Pain上撰文認為,針對斜方肌慢性疼痛的患者,在安靜休息4 h后,結果示PGE2和谷氨酸的水平與正常人并無統計學差異。

3 創傷骨科的應用

在骨創方面,Yvonne把MD運用到Wistar大鼠股骨創傷后24 h細胞因子和生長因子的監測中,測定其總蛋白、IL-6的濃度,其中總蛋白的含量是不斷下降的,5 h后趨于平緩,而IL-6在傷后即有明顯增長,12~15 h達到高峰,傷后24 h后則已低于130pg/m L,作者還試圖檢測TGFβ1,但沒有成功,IL-6和TGF-β1為骨折愈合早期的標志性細胞因子,通過對其的檢測,讓我們在分子水平上對骨折愈合初期變化有進一步了解[16]。在研究不同等級的創傷后關節液代謝變化時,Stålman引入了MD來檢測滑囊膜的炎性物質,如葡萄糖、乳酸、PGE2等,發現冷敷和局部加壓可以有效降低滑囊膜的炎性反應,PGE2的變化與溫度密切相關,低溫還可以有效降低乳酸水平[17];同時還發現,注射酮咯酸類藥物對降低PGE2的水平有明顯作用,而嗎啡在這方面沒有明顯反應[18]。機體對創傷的反應是一個大課題,但基于分子水平代謝的變化了解并不全面,”中間過程”是模糊的,而MD為我們提供了一種簡單可行的方法。