林堅(jiān)平，沈?qū)幗?，史占軍，王健，肖軍，吳多能，張?/p>

(1.海南省人民醫(yī)院關(guān)節(jié)外科，海南 ?？?570311；2.南方醫(yī)科大學(xué)南方醫(yī)院關(guān)節(jié)外科，廣東 廣州 510515)

實(shí)驗(yàn)研究

NTX在兔實(shí)驗(yàn)性骨不連早期診斷中的作用

林堅(jiān)平1，2，沈?qū)幗?，史占軍2，王健2，肖軍2，吳多能1，張武1

(1.海南省人民醫(yī)院關(guān)節(jié)外科，海南 ?？?570311；2.南方醫(yī)科大學(xué)南方醫(yī)院關(guān)節(jié)外科，廣東 廣州 510515)

目的 建立骨不連的動(dòng)物模型，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)性骨不連的生化指標(biāo)變化規(guī)律。方法 選取純種新西蘭大白兔分為兩組，實(shí)驗(yàn)組在前臂橈骨中段截除1.5 cm(包括骨膜)，骨斷端用骨蠟封閉髓腔，對(duì)照組只是在前臂橈骨中段造成骨折，兩組分別于術(shù)前、術(shù)后2周、3周、4周、5周、6周、7周、8周、10周、12周進(jìn)行X線檢查及抽取血樣。骨形成特異標(biāo)志物選擇：骨特異性堿性磷酸酶(bone-specific alkaline phosphatase，BSAP)。骨吸收特異標(biāo)志物包括Ⅰ型膠原氨基端末肽(N-terminal telopeptide of type I collagen，NTX)，人抗酒石酸酸性磷酸酶5b(tartrate-resistant acid phosphatase 5b，TRACP 5b)。檢測(cè)方法采用生物素雙抗體夾心酶聯(lián)免疫吸附法(enzyme-linked immunosorbent assay，ELISA)。結(jié)果 實(shí)驗(yàn)組第2周3 例有少許骨痂形成，但5周后骨痂情況穩(wěn)定，術(shù)后8周仍無(wú)一例愈合。骨折組術(shù)后2周開(kāi)始骨折線模糊，術(shù)后6～8周骨痂大量生長(zhǎng)。兩組間的BSAP、NTX有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(NTXF值187.512，P<0.001。BSAPF值16.051，P=0.001)，BSAP術(shù)前、術(shù)后兩組內(nèi)各數(shù)值無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，TRACP 5b術(shù)前術(shù)后、組間、組內(nèi)各數(shù)值無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。實(shí)驗(yàn)組NTX在術(shù)后5周開(kāi)始出現(xiàn)明顯下降，術(shù)后5周與術(shù)前術(shù)后各個(gè)時(shí)間均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，術(shù)后7周、8周、10周、12周均與術(shù)后3周、4周、5周有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，術(shù)后6周以后NTX水平基本穩(wěn)定。結(jié)論 新西蘭大白兔骨不連缺損的模型可以選擇為前臂橈骨中段，截除1.5 cm(包括骨膜)，骨斷端用骨蠟封閉髓腔。多個(gè)血清生化指標(biāo)的檢測(cè)有益于骨折愈合過(guò)程的臨床評(píng)估。術(shù)后5周，NTX的顯著下降，是否可以早期診斷兔實(shí)驗(yàn)性骨不連。

骨不連；生物標(biāo)志物；人抗酒石酸酸性磷酸酶5b；Ⅰ型膠原氨基端末肽；骨特異性堿性磷酸酶；生物素雙抗體夾心酶聯(lián)免疫吸附法

骨不連的診治研究一直是骨科醫(yī)師長(zhǎng)期關(guān)注的課題，然而其診斷和隨訪當(dāng)前仍主要由傳統(tǒng)的X線來(lái)完成。這種方法僅僅依賴于臨床醫(yī)師的經(jīng)驗(yàn)和骨折愈合中骨痂的礦化程度來(lái)判斷骨折愈合情況，易受投照、沖洗條件及主觀因素影響，精確度欠佳，如果骨鹽含量變化低于25%，X線就失去了分辨的價(jià)值，所以，探索監(jiān)測(cè)骨愈合過(guò)程新的可行性方法勢(shì)在必行。B超、振動(dòng)響應(yīng)、機(jī)械阻抗分析及人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)骨的整體機(jī)能、力學(xué)狀態(tài)和變化已有廣泛的研究，但生物因子監(jiān)測(cè)骨折愈合資料目前在國(guó)內(nèi)外少見(jiàn)報(bào)道[1]。為了豐富骨折愈合的診斷標(biāo)準(zhǔn)在分子生物學(xué)水平上的具體內(nèi)容，解決其早期診斷和預(yù)測(cè)，進(jìn)一步對(duì)促骨生長(zhǎng)藥物的療效評(píng)定提供客觀依據(jù)，本研究利用骨代謝異常先于形態(tài)學(xué)變化、生物標(biāo)志物測(cè)量骨量變化時(shí)間遠(yuǎn)早于骨密度監(jiān)測(cè)技術(shù)的基本原理，借助于骨不連時(shí)骨轉(zhuǎn)換平衡破壞學(xué)說(shuō)[2]，通過(guò)骨吸收-形成偶聯(lián)與膠原代謝、生長(zhǎng)因子、血管介導(dǎo)及成骨細(xì)胞的關(guān)系，選擇反映骨轉(zhuǎn)換的特異標(biāo)志物并檢測(cè)其在骨折愈合過(guò)程中不同時(shí)期的濃度，與形態(tài)學(xué)標(biāo)準(zhǔn)(X線)相比較，動(dòng)態(tài)觀察和探討兩者的相關(guān)性，希望由此發(fā)現(xiàn)某些特定的生物因子是骨折愈合或不愈合的標(biāo)志物，并建立具有應(yīng)用價(jià)值的數(shù)據(jù)庫(kù)。本實(shí)驗(yàn)研究建立骨不連的動(dòng)物(兔)模型，術(shù)后X線和生物標(biāo)志物定期監(jiān)測(cè)，探討生物標(biāo)志物在早期診斷骨不愈合的臨床價(jià)值，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)性骨不連的早期生物標(biāo)志物變化規(guī)律。

1 資料與方法

1.1 一般材料 手術(shù)器械：刀柄，刀片，蚊式鉗，手外科小骨刀，咬骨鉗，組織剪，線剪，無(wú)菌手術(shù)巾單，1號(hào)縫合線，手術(shù)臺(tái)，肢體固定用繩索。檢測(cè)儀器：消毒游標(biāo)卡尺，X線機(jī)。實(shí)驗(yàn)用藥品：動(dòng)物用阿莫西林粉劑，1%鹽酸利多卡因，絡(luò)合碘，石灰水。動(dòng)物喂養(yǎng)：兔籠，兔飼料等。

1.2 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物及處理 選取純種新西蘭大白兔20只(5～6個(gè)月月齡)，體重為2.5～3.0 kg，雌雄各半，隨機(jī)分為兩組，每組10只。實(shí)驗(yàn)組在前臂橈骨中段截除1.5 cm(包括骨膜)，骨斷端用骨蠟封閉髓腔，對(duì)照組只是在前臂橈骨中段造成骨折，不行內(nèi)固定。術(shù)后將兔放入籠中，單兔單籠，自由活動(dòng)。

1.3 手術(shù)方法 將實(shí)驗(yàn)兔用體積分?jǐn)?shù)3%戊巴比妥鈉以20 mg/kg耳緣靜脈注射以及氯胺酮以50 mg/kg肌肉注射麻醉。麻醉成功后將兔固定于手術(shù)臺(tái)，均取兔右側(cè)前肢，剪去兔毛，絡(luò)合碘消毒術(shù)區(qū)，鋪無(wú)菌孔巾，取前肢橈骨中段之縱形皮膚切口，長(zhǎng)2.5～3 cm。逐層切開(kāi)后，顯露橈骨中段，實(shí)驗(yàn)組切除骨膜，以橈骨中段處曲度最大處為標(biāo)點(diǎn)在橈骨中遠(yuǎn)段骨干處以鋒利小骨刀截取15 mm橈骨干，以游標(biāo)卡尺量長(zhǎng)，長(zhǎng)度誤差控制在0.1 mm。以小咬骨鉗修整斷端使其盡量平整，同時(shí)盡量使截取部位位于橈骨中遠(yuǎn)段，骨斷端用骨蠟封閉髓腔，對(duì)照組只是在前臂橈骨中段造成骨折。兩組均不固定骨折部位，1號(hào)絲線分別縫合皮膚、皮下，術(shù)后絡(luò)合碘消毒切口皮膚2次/d，術(shù)后12 d拆線。術(shù)后予口服阿莫西林1周。

1.4 X線和生物標(biāo)志物檢測(cè) 兩組分別于術(shù)前、術(shù)后2周、3周、4周、5周、6周、7周、8周、10周、12周進(jìn)行前臂的放射學(xué)檢查(攝X線片，觀察橈骨缺損區(qū)愈合情況)及抽取2 mL血清，存于-80℃。

1.5 檢測(cè)指標(biāo) 骨形成特異標(biāo)志物選擇骨特異性堿性磷酸酶(bone-specific alkaline phosphatase，BSAP)。骨吸收特異標(biāo)志物包括Ⅰ型膠原氨基端末肽(N-terminal telopeptide of type I collagen，NTX)，人抗酒石酸酸性磷酸酶5b(tartrate-resistant acid phosphatase 5b，TRACP 5b)。

1.6 檢測(cè)方法 采用生物素雙抗體夾心酶聯(lián)免疫吸附法(enzyme-linked immunosorbent assay，ELISA)：以檢測(cè)NTX為例，向預(yù)先包埋了NTX單克隆抗體的酶標(biāo)孔中加入NTX，溫育；溫育后，加入生物素標(biāo)記的抗NTX抗體，再與鏈霉親和素-HRP結(jié)合，形成免疫復(fù)合物，再經(jīng)過(guò)溫育和洗滌，去除未結(jié)合的酶，然后加入底物A、B，產(chǎn)生藍(lán)色，并在酸的作用下轉(zhuǎn)化成最終的黃色，顏色的深淺與樣品中NTX的濃度呈正相關(guān)。

2 結(jié) 果

2.1 手術(shù)后兔觀察結(jié)果 20只手術(shù)兔切口未見(jiàn)感染，無(wú)一例實(shí)驗(yàn)兔死亡，全部進(jìn)入結(jié)果分析。

2.2 影像學(xué)檢查結(jié)果 實(shí)驗(yàn)組術(shù)后第2周3 例有少許骨痂形成，但5周后骨痂情況穩(wěn)定，術(shù)后8周仍無(wú)一例愈合。對(duì)照組術(shù)后2周開(kāi)始骨折線模糊，術(shù)后6～8周骨痂大量生長(zhǎng)(見(jiàn)圖1～2)。

圖1 實(shí)驗(yàn)組術(shù)后8周未見(jiàn)愈合 圖2 對(duì)照組術(shù)后8周骨痂大量生長(zhǎng)

圖3 術(shù)前至術(shù)后12周BSAP血清濃度變化

圖4 術(shù)前至術(shù)后12周NTX血清濃度變化

圖5 術(shù)前至術(shù)后12周TRACP5b血清濃度變化

統(tǒng)計(jì)學(xué)分析結(jié)果：兩組間的BSAP、NTX有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(NTXF值187.512，P<0.001，BSAPF值16.051，P=0.001)，BSAP術(shù)前術(shù)后、兩組內(nèi)各數(shù)值無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，TRACP 5b術(shù)前術(shù)后、組間、組內(nèi)各數(shù)值無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。實(shí)驗(yàn)組NTX在術(shù)后5周開(kāi)始出現(xiàn)明顯下降，術(shù)后5周與術(shù)前術(shù)后各個(gè)時(shí)間均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，術(shù)后7周、8周、10周、12周均與術(shù)后3周、4周、5周有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，術(shù)后6周以后NTX水平基本穩(wěn)定。

3 討 論

近年來(lái)，關(guān)于骨不連、延遲愈合及其他原因所造成的骨缺損的研究較多，大量研究集中在實(shí)驗(yàn)動(dòng)物上。骨不連模型的試驗(yàn)動(dòng)物選擇基本原則是該實(shí)驗(yàn)動(dòng)物與人類的解剖和生理特點(diǎn)較為接近，通過(guò)該動(dòng)物的實(shí)驗(yàn)研究基本能再現(xiàn)人類相關(guān)疾病的客觀規(guī)律，并有較良好的重復(fù)性。近年來(lái)，有選用較大的動(dòng)物如豬、馬、牛、羊、猴等動(dòng)物的傾向，但有購(gòu)置動(dòng)物成本高、飼養(yǎng)條件高、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)難度大的弊端。而體型較小的動(dòng)物，雖然具有骨骼小、愈合快、適于細(xì)胞學(xué)研究的優(yōu)點(diǎn)，但其缺點(diǎn)是不便于骨折固定[3]。研究顯示兔的肢體骨與人類較為接近，且有體形小、易馴服、組織修復(fù)較快、繁殖周期較短、飼養(yǎng)管理及操作方便、費(fèi)用便宜、對(duì)大樣本有利。故本研究選擇了新西蘭大白兔。

實(shí)驗(yàn)動(dòng)物骨缺損模型是進(jìn)行組織工程研究的基礎(chǔ)，若缺損長(zhǎng)度不足夠，實(shí)驗(yàn)動(dòng)物骨缺損可自行愈合，則再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)組織工程研究已無(wú)必要性，只有實(shí)驗(yàn)動(dòng)物骨缺損長(zhǎng)度無(wú)法自行愈合才能再次進(jìn)行骨組織工程修復(fù)。骨缺損的愈合程度主要決定于缺損的大小，其次是實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的月齡、體質(zhì)量及雌雄等條件考慮在內(nèi)。新西蘭大白兔由于其前肢由尺橈骨組成，取其橈骨中段作骨缺損，同時(shí)完整的尺骨起到前肢的支撐作用，無(wú)需實(shí)行內(nèi)固定，是較為常用的模型。Johnson等[4]指出完全性骨缺損需要在一些不利于骨生長(zhǎng)的環(huán)境中進(jìn)行，如骨缺損超過(guò)骨干直徑的三四倍(即不能自行修復(fù)的長(zhǎng)度)、骨局部肌肉覆蓋較少、紅骨髓含量少的成年動(dòng)物。國(guó)內(nèi)外關(guān)于橈骨缺損模型的長(zhǎng)度存在一定的差異。按照Stephen標(biāo)準(zhǔn)，缺損值達(dá)到骨直徑的1.5～2.0倍即可認(rèn)為是骨缺損臨界值[5]，新西蘭大白兔橈骨平均直徑在4～5 mm，比較多的學(xué)者喜歡采用橈骨中段缺損1.5 cm作為缺損模型。Kasten等[6]、Niemeyer等[7]及Geiger等[8]取兔橈骨中段作橈骨遠(yuǎn)端1.5 cm骨段(包括骨膜)造骨缺損模型，經(jīng)10周發(fā)現(xiàn)骨缺損區(qū)為纖維瘢痕組織填充，無(wú)骨性連接，骨蠟未吸收，骨端硬化，髓腔封閉，兩斷端有少量骨痂形成。

本實(shí)驗(yàn)通過(guò)術(shù)后X線檢測(cè)，證實(shí)15 mm長(zhǎng)度實(shí)驗(yàn)組骨缺損端均為纖維組織連接，骨斷端髓腔封閉。實(shí)驗(yàn)兔骨折愈合時(shí)間一般為6周，12周未愈合視為骨不連。本實(shí)驗(yàn)觀察時(shí)間達(dá)術(shù)后12周，15 mm長(zhǎng)度實(shí)驗(yàn)組均未愈合，確定骨不連模型制作成功。

研究骨不連的手段包括骨形態(tài)計(jì)量學(xué)、骨礦鹽密度和骨代謝生化指標(biāo)的測(cè)定等，由于骨代謝生化指標(biāo)具有無(wú)創(chuàng)性、可重復(fù)檢測(cè)而成為人們認(rèn)識(shí)和進(jìn)一步研究骨不連的有力手段。人體骨骼是動(dòng)態(tài)變化的組織，大約每年有10%的骨骼被更新。骨形成、骨吸收和靜止3個(gè)階段構(gòu)成了骨的重建過(guò)程；骨轉(zhuǎn)換的過(guò)程即是破骨細(xì)胞不斷清除舊骨，成骨細(xì)胞形成類骨質(zhì)并進(jìn)行礦化的過(guò)程，這兩個(gè)過(guò)程在時(shí)間和空間上緊密耦聯(lián)并發(fā)生在同一重建單位中。整個(gè)骨吸收-骨重建過(guò)程受成骨細(xì)胞調(diào)控。骨量的多少取決于同一骨重建單位中骨形成與骨吸收的平衡。當(dāng)這一平衡被破壞，骨吸收大于骨形成時(shí)，就導(dǎo)致了骨不連的發(fā)生。骨轉(zhuǎn)換過(guò)程可以通過(guò)生化標(biāo)志物反映出來(lái)，間接顯示成骨細(xì)胞與破骨細(xì)胞的活性。

近些年來(lái)研究者更多的采用BSAP、TRACP 5b、NTX等這些敏感性、特異性強(qiáng)的骨代謝生化指標(biāo)，用于骨丟失率監(jiān)測(cè)、骨折風(fēng)險(xiǎn)程度預(yù)測(cè)、監(jiān)測(cè)藥物治療反應(yīng)及代謝性骨病的鑒別診斷中，這些指標(biāo)是否比骨密度測(cè)量更能早期反映骨量變化令人期待。

BSAP是成骨細(xì)胞的胞外酶，能排除肝、腎、腸等疾病影響，是反映成骨細(xì)胞活性和骨形成的特異及敏感指標(biāo)，成骨細(xì)胞活性增強(qiáng)，則BSAP分泌增加。有些專家進(jìn)行調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，BSAP可以作為一種敏感的標(biāo)志物來(lái)測(cè)定骨轉(zhuǎn)換率。Southwood等[9]報(bào)道兔股骨缺損試驗(yàn)中，術(shù)后0～4周血清BSAP減少，在8周達(dá)到高峰，然后減少。Moghaddam等[10]在248 例長(zhǎng)骨骨折外科治療病例中，選取萎縮性不愈合15 例對(duì)比15 例正常骨愈合。術(shù)后1、2、4、8、12、52周生物因子檢測(cè)。發(fā)現(xiàn)：BSAP和Ⅰ型前膠原氨基端前肽(procollagen type Ⅰ N-terminal propeptide，PINP)水平在1周內(nèi)升高后減少，但在兩組絕對(duì)值和相對(duì)值在愈合過(guò)程無(wú)明顯差異。本試驗(yàn)研究中，實(shí)驗(yàn)組BSAP術(shù)后升高，第4周達(dá)到高峰，第5周時(shí)出現(xiàn)下降，第6周以后數(shù)值基本穩(wěn)定。兩組的BSAP有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，但兩組內(nèi)未見(jiàn)顯著性差異。和Southwood等[9]、Moghaddam等[10]的結(jié)果一樣，骨缺損刺激骨的形成，BSAP術(shù)后均出現(xiàn)升高現(xiàn)象。動(dòng)態(tài)分析BSAP的變化，對(duì)兔實(shí)驗(yàn)性骨折愈合過(guò)程的監(jiān)測(cè)有一定的幫助。

人抗酒石酸酸性磷酸酶(tartrate-resistant acid phosphatase，TRACP)和Ⅰ型膠原C端肽(C-terminal telopeptide of type I collagen，CTX)是6種酸性磷酸酶同工酶之一，即第5型，主要由破骨細(xì)胞釋放，檢測(cè)血清中TRACP的水平可以反映體內(nèi)破骨細(xì)胞活性和骨吸收狀態(tài)。正常人血清中會(huì)有兩種幾乎等量的5型TRACP，即5a和5b。5a可以在唾液酸酶作用下轉(zhuǎn)變?yōu)?b，純化的人破骨細(xì)胞TRACP是5b。TRACP 5b由于其特異性高、結(jié)果不受晝夜變化、飲食、肝、腎疾病的影響，已經(jīng)成為第二代骨吸收的生化標(biāo)志物，具有早期監(jiān)測(cè)骨質(zhì)，降低骨折的風(fēng)險(xiǎn)作用。

Moghaddam等[10]外科治療病例中，生物因子檢測(cè)發(fā)現(xiàn)：術(shù)后在4周和8周，TRACP 5b相對(duì)值明顯減少，但兩組絕對(duì)值和相對(duì)值在愈合過(guò)程無(wú)明顯差異。本實(shí)驗(yàn)研究中，實(shí)驗(yàn)組TRACP 5b術(shù)后升高，在第4周出現(xiàn)明顯峰值，然后下降，基本穩(wěn)定。實(shí)驗(yàn)組和骨折組CTX基本平行，兩組間CTX有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，實(shí)驗(yàn)組CTX第5周時(shí)出現(xiàn)一個(gè)高峰值，但兩組內(nèi)未見(jiàn)明顯差異。TRACP 5b和CTX術(shù)后均有絕對(duì)值的升高，提示著骨缺損后骨吸收會(huì)增強(qiáng)，系統(tǒng)性TRACP 5b和CTX變化能反映成功骨折愈合早期進(jìn)程，有可能可以臨床監(jiān)測(cè)愈合過(guò)程。

NTX是含有吡啶啉和脫氧吡啶啉的低分子肽，其結(jié)構(gòu)是通過(guò)吡啶啉(lysyl pyridinoline，LP)和脫氧吡啶啉(hydroxylysyl pyridinoline，HP)分別連接兩條鏈末端肽，是I型膠原交聯(lián)末端肽，為總的N端交聯(lián)物。LP主要存在于骨中，占成熟膠原的21%，HP存在于軟骨與骨中，是成熟膠原的主要成份[11-13]。LP和HP在破骨細(xì)胞骨吸收過(guò)程中，從骨基質(zhì)中釋放出來(lái)，以游離氨基酸形式或肽結(jié)合形式，即NTX，從尿中排出，是骨降解后尿中出現(xiàn)的一種穩(wěn)定最終產(chǎn)物。從理論上講NTX的骨組織特異性很強(qiáng)并與骨吸收密切相關(guān)。Garcia-perez等[12]研究發(fā)現(xiàn)，NTX用于監(jiān)測(cè)骨吸收變化方面是最敏感的指標(biāo)。Rosen等[13]研究發(fā)現(xiàn)，NTX和骨密度呈負(fù)相關(guān)。本研究中，實(shí)驗(yàn)組NTX在第5周出現(xiàn)明顯的降低，從第6周開(kāi)始出現(xiàn)平穩(wěn)的NTX水平，與骨折組有明顯的差異。

分析兩組手術(shù)前后骨代謝指標(biāo)的變化發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)組治療前后，BSAP和TRACP 5b均有波動(dòng)，雖然組內(nèi)未見(jiàn)顯著性差異，但是至少說(shuō)明實(shí)驗(yàn)組骨轉(zhuǎn)換維持在較高水平，多個(gè)血清生化指標(biāo)的檢測(cè)有益于骨折愈合過(guò)程的臨床評(píng)估。實(shí)驗(yàn)組中NTX術(shù)后第5周的下降最明顯，有顯著性差別，是否可以說(shuō)明NTX能敏感地反映體內(nèi)骨轉(zhuǎn)換的狀態(tài)，能快速隨骨吸收被抑制迅速降低。在排除其他干擾因素情況下，術(shù)后5周NTX的顯著下降，是否可以作為反映骨轉(zhuǎn)換情況、早期診斷兔的骨不連，有待于我們進(jìn)一步研究。

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Serum N-terminal Telopeptide of Type I Collagen Concentration for Early Diagnosis of Fracture Nonunion in Rabbits

Lin Jianping1，2，Shen Ningjiang1，Shi Zhanjun2，etal

(1.Department of Orthopedic Surgery，People′s Hospital of Hainan Provincial，Haikou 570311，China；2.Department of Orthopedic Surgery，Nanfang Hospital，Southern Medical University，Guangzhou 510515，China)

Objective Purpose The aim of this study was to establish an experimental animal model of fracture nonunion，and investigate the changes in serum biomarker concentrations in fracture nonunion.Methods Twenty purebred New Zealand rabbits were divided into two groups.In the bone defect group，a 15-mm length of bone (including the periosteum)was removed from the mid-radius，and the medullary cavities were closed with bone wax.In the bone fracture group，the mid-radius was fractured.X-rays were taken and blood samples were collected preoperatively and at 2，3，4，5，6，7，8，10，and 12 weeks after surgery.The serum concentrations of bone-specific alkaline phosphatase (BSAP)as markers of bone formation，and of N-terminal telopeptide of type I collagen (NTX)，and tartrate-resistant acid phosphatase 5b (TRACP 5b)as markers of bone resorption，were measured using biotin double-antibody sandwich enzyme-linked immunosorbent assay.Results In the bone defect group，bone callus was observed on X-ray at 2 weeks in three rabbits and the bone calluses stabilized at 5 weeks，but none of the bones had healed at 8 weeks.In the bone fracture group，the fracture line was blurry at 2 weeks and bone calluses formed at 6-8 weeks.In the bone defect group，the serum BSAP and TRACP 5b concentrations increased after surgery，peaked at 4 weeks，began to decrease at 5 weeks，and stabilized after 6 weeks.The serum NTX concentration fluctuated during the first 4 weeks，was significantly lower at 5 weeks than at all other time points，and stabilized after 6 weeks.Conclusion These results show that a bone nonunion model can be established in New Zealand rabbits by resecting a 15-mm length of bone from the mid-radius with bone wax blocking.Measurement of the serum BSAP，NTX，and TRACP 5b concentrations may be useful for the early detection of bone nonunion.The serum NTX concentration changed significantly in rabbits with bone nonunion.Further studies are needed to determine the feasibility of using the serum NTX concentration for the early diagnosis of bone nonunion.

nonunion；biomarkers；tartrate-resistant acid phosphatase 5b；N-terminal telopeptide of type I collagen；bone-specific alkaline phosphatase；enzyme-linked immunosorbent assay

1008-5572(2015)09-0812-05

海南省自然科學(xué)資金資助課題(808212)

R683

A

2015-04-10

林堅(jiān)平(1971- )，男，主任醫(yī)師，海南省人民醫(yī)院關(guān)節(jié)外科，570311。