背景:肢体延长技术是应用牵张成骨原理解决临床上肢体短缩畸形的有效手段,相关基础研究的发展使其技术日益成熟并在临床上有效广泛应用。牵张成骨过程常伴有并发症出现,如肌肉挛缩、关节僵直、牵拉致周围神经血管的损伤等。Paley等在1990就提出了肢体延长中面临的最大挑战不是骨,而是骨骼肌。据检索国内外对骨缓慢延长引起的周围软组织损伤方面的基础研究相对较少,只有深入探索被延伸骨骼肌的损伤修复机制,保持在肌肉功能正常前提下才能够完成肢体延长的顺利进程。目的:应用单臂外固定支架建立兔胫骨骨干截骨延长的动物模型,在胫骨缓慢延长不同比例的各矿化时间点观察被牵拉腓肠肌的组织学结构变化特点,研究力生长因子(MGF)、细胞转录因子pax7和成肌分化抗原Myo D在该过程中的表达变化趋势,分析DO中骨骼肌对牵拉的承受能力,探索牵拉腓肠肌损伤修复的适应性改建过程中的分子机制。方法:实验动物选取成年日本大耳白兔,随机分成实验组和对照组。对照组仅行截骨术,不进行骨延长,术后一周取材腓肠肌;实验组根据胫骨延长幅度分为延长10%组,延长20%组,延长30%组,3个实验组根据矿化时间点各分为5组:矿化0天(延长终止日,M0)、矿化7天(M7)、矿化14天(M14)、矿化28天(M28)和矿化56天(M56)。各时间点X线摄片后取材术侧腓肠肌中段,固定后石蜡包埋切片,行HE染色和特异抗体的组织化学染色,光镜下观察腓肠肌组织的形态结构变化过程以及MGF、Pax7和Myod在牵拉不同长度下不同时相中的表达变化情况,阳性部分进行图像分析,总结数据变化规律并分析原因。结果:1.动物模型制备技术的优化保证各组实验材料的顺利获取。根据取材前X线检查和动物肢体外观观察,在胫骨延长原长度的20%以下,随骨延长幅度的增加,骨痂的形成量在相同矿化时间会相对减少;在相同延长幅度下,随矿化期延长,骨痂逐渐形成并清晰,骨痂量逐渐增多,骨髓腔出现,骨痂愈合。但是延长增至原长度的30%,骨痂形成极为缓慢,至D56组仍不能达到骨的满意愈合。2.在牵张成骨过程中,延长10%和20%组被同期延长的腓肠肌在牵拉期和矿化早期出现明显的损伤性改变,随牵拉长度增加损伤程度加重,在矿化后期均出现骨骼肌的适应性修复,D56组基本恢复骨骼肌的正常形态结构,光镜下可见明显的肌纤维结构恢复正常;但是延长30%组,腓肠肌经过最大长度牵拉后出现最严重的损伤表现,并且不可恢复,无论骨还是骨骼肌的损伤均为不可修复状态。3.在胫骨延长不同长度下的不同时期,腓肠肌中MGF、Pax7和Myod表达量不同且有一定的表达规律。对照组中各时间点腓肠肌MGF、Pax7和Myod表达均为阴性或弱阳性。随着胫骨延长的发生,腓肠肌MGF的表达在矿化初始(D0组)即呈现强阳性表达,矿化7天表达下降但仍为阳性水平,矿化14天和矿化28天,MGF表达降低程度明显,为弱阳性或阴性,至矿化56天MGF表达和对照组无差异:Pax-7的表达变化则在矿化初始(D0组)和矿化7天时均为强阳性表达,矿化14天时阳性表达减弱,但仍为阳性,矿化28天时表达降低呈现出阴性或弱阳性表达,至矿化56天与对照组无差异;Myo D在矿化0天时表达呈阴性,随矿化时间延长至矿化7天出现阳性表达,矿化14天Myo D表达量达到峰值,为强阳性,随后表达缓慢减弱,矿化28天时呈阳性或弱阳性表达,至矿化56天Myo D表达和对照组无明显差异。结论:1.动物模型需要不断改进才会获得成效高的实验结果。骨延长技术有一定的限度,超过限度(大于肢体长度30%的延长)的延长成功性较差。2.适当的骨牵拉延长比例在缓慢牵拉速率下对受牵拉损伤的骨骼肌所导致的亚临床损伤是短暂的并且是可逆的。牵拉损伤的腓肠肌随矿化时间的延长,可以自行得到适应性修复。但在延长30%或以上,骨骼肌则会出现不可逆损伤。3.牵张成骨过程中,MGF、Pax7和Myod的表达变化和腓肠肌的组织学变化规律并不相同,都会有特定的表达高峰时期,后期均会表现为未损伤前的表达水平。这种表达变化趋势说明作为肌卫星细胞的主要标志物,在骨骼肌的适应性牵拉损伤修复过程中有积极的参与作用,对腓肠肌损伤后的再生修复起到关键作用。