ĐẶT VẤN ĐỀ Mô xương là một trong những loại mô trong cơ thể có đ c tính tự chữa lành, tuy nhiên trong những khuyết xương lớn thì quá trình lành xương rất khó xảy ra nếu không có các biện pháp can thiệp để giúp quá trình liền xương xảy ra. Ghép xương là một trong những phương pháp phổ biến để điều trị các tổn thương dẫn đến khuyết xương. Hiện nay, nhu cầu sử dụng mô xương ghép để điều trị trong các trường hợp khuyết hổng xương ho c các bệnh l dẫn đến tổn thương xương là rất lớn. Các loại mô xương ghép tự thân, đồng loài, dị loài đ được sử dụng để đáp ứng nhu cầu ghép xương ngày càng gia tăng của người bệnh.
Tuy nhiên, các loại mô xương ghép hiện tại vẫn chưa đáp ứng được nhu cầu ngày càng tăng của người bệnh. M t khác, việc sử dụng các mô xương kể trên đều có những ưu nhược điểm nhất định. Ghép xương tự thân là phương pháp phổ biến nhất và được xem là tiêu chu n vàng trong ghép xương. Xương ghép tự thân là một nguồn xương ghép tự nhiên rất hữu dụng, tuy nhiên trong nhiều trường hợp không đáp ứng đủ số lượng xương ghép trên lâm sàng cũng như còn nhiều điểm hạn chế như không cung cấp đủ số lượng xương khi cần thể tích xương ghép lớn, ghép xương nhiều lần, phải thực hiện thêm các phẫu thuật thu nhận xương, do đó kéo dài thời gian phẫu thuật và có thể dẫn đến các biến chứng đau, nhiễm tr ng, sẹo, mất máu.
Từ đó đ t ra nhu cầu cho các nhà nghiên cứu, các nhà lâm sàng phải chế tạo ra nhiều loại vật liệu có khả năng d ng để ghép thay mô xương. Hiện có rất nhiều loại vật liệu ghép thay xương đ được nghiên cứu và phát triển, từ các vật liệu ghép xương có nguồn gốc tự nhiên đến các loại vật liệu tổng hợp nhân tạo. Các loại vật liệu này trước hết phải có tính tương hợp sinh học, phải có khả năng cảm ứng và kích ứng tạo xương, có độ bền cơ học để có thể đảm nhận được vai trò vật l của mô xương và cuối c ng là có đ c tính thoái biến sinh học để chuyển hóa thành mô xương chủ. Một trong những vật liệu sinh học được sử dụng rất phổ biến trong ghép thay xương là xương khử khoáng, được chế tạo từ xương người (là nguồn xương ghép.
đồng loài rất quan trọng) ho c từ xương động vật (xương dị loài). Đây là loại vật liệu sinh học có nguồn gốc tự nhiên, có hiệu quả rất cao trong việc cảm ứng và kích ứng xương [111]. Đ c biệt hiệu quả trong những trường hợp làm đầy các khuyết hổng xương [58. Xương khử khoáng được tạo ra từ các mẫu xương của người hiến, sau khi trải qua quá trình khử khoáng thì còn lại chủ yếu là khung xương (bao gồm các thành phần hữu cơ, các yếu tố cảm ứng và kích ứng tạo xương) [100,117.
Đây là những thành phần chủ yếu tham gia tái tạo nên xương mới ở người nên xương khử khoáng có một vai trò quan trọng và tiềm năng ứng dụng rất lớn trong lĩnh vực chế tạo xương ghép. Do đó, xương khử khoáng được xem là nguồn vật liệu ghép thay xương hiệu quả và tiềm năng chỉ đứng sau xương ghép tự thân [36,39,47. M c d tiềm năng và ứng dụng của xương khử khoáng trên lâm sàng đ được chứng minh rộng rãi, các nghiên cứu về xương khử khoáng đ được thực hiện nghiên cứu khắp các phòng thí nghiệm trên thế giới và đ tạo ra được nhiều sản ph m thương mại được phân phối trên thị trường xương ghép. Tuy nhiên, ở Việt Nam tình hình nghiên cứu về xương khử khoáng còn rất hạn chế, chưa có nhiều sản ph m được đưa ra thị trường ho c đưa vào sử dụng trên lâm sàng d nguồn nguyên liệu khá phong phú ở các ngân hàng mô.
Xuất phát từ những l do trên, chúng tôi thực hiện nghiên cứu: Đánh giá hiệu quả một số phương pháp thu nhận xương khử khoáng từ mô xương người với các mục tiêu sau. Mục tiêu nghiên cứu 1. Đánh giá hiệu quả một số phương pháp thu nhận nguồn xương khử khoáng từ các mảnh xương sọ người. Đánh giá một số tiêu chu n chất lượng đối với xương khử khoáng d ng làm vật liệu ghép xương.
TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. M ng sọ v s l n ng 1. Cấu t o m ọc mô ng sọ Xương sọ gồm: hai bản xương đ c thuộc loại xương cốt mạc được gọi là bản ngoài và bản trong, nằm ở m t ngoài và m t trong tấm xương sọ, giữa hai bản xương là lớp xương Havers xốp. Phía m t ngoài của bản ngoài xương vòm sọ là màng liên kết, lót m t trong bản trong là màng cứng [5.
Xương đ c Màng xương Xương Haver xốp Hình 1. Cấu t o ng sọ [26] 1. Thành phần vô cơ Tích lũy chất vô cơ là đ c điểm nổi bật của mô xương so với phần lớn các mô xương khác của cơ thể. Khoáng chất chủ yếu của chất nền xương gồm calci và phospho, nhưng ngoài ra cũng có bicarbonat, citrat, magnesium, kali, natri và nhiều chất khác.
Phần lớn calci và phospho hợp thành các tinh thể hydroxyapatite Ca10(PO4)6(OH)2 có dạng tấm 40x25x3nm phân bố dọc theo các vi sợi collagen. Chất nền xương cũng chứa nước nhưng với tỉ lệ thấp hơn các mô liên kết khác, phần lớn nước của chất nền xương ở hình dạng có cấu trúc, hình thành các lớp vỏ bao quanh các tinh thể chất khoáng (lớp vỏ hydrat hoá). Lớp nước này giúp cho việc trao đổi chất khoáng dự trữ trong chất nền xương với chất khoáng lưu hành trong thể dịch được dễ dàng. Do chứa lượng lớn muối vô cơ trong chất nền, mô xương có tỉ trọng cao hơn các mô mềm, rất rắn và cản quang tia X.
Thành phần hữu cơ Chất nền xương chứa collagen, chất căn bản vô định hình với các phức hợp proteoglycan và nhiều loại glycoprotein khác nhau. Collagen của xương thuộc loại I nhưng không tạo thành các sợi, chỉ hình thành các vi sợi (fibril). Mạng vi sợi collagen kết hợp với hydroxyapatite quyết định đ c tính vừa cứng chắc lại vừa đàn hồi của mô xương. Một số ngân hàng mô áp dụng kỹ thuật chế tạo mô ghép xương thông qua khử khoáng, xương khử khoáng hoàn toàn vẫn giữ được hình dạng ban đầu của mô xương nhưng trở nên mềm và đàn hồi.
M t khác, mô xương ghép do ngân hàng mô chế tạo thường được khử khu n bằng tia gamma, tia này có tác dụng cắt đứt các mạch collagen, vì vậy nếu mô ghép bị chiếu xạ quá liều, sẽ trở nên giòn, dễ g y. Proteoglycan trong chất nền xương chiếm tỉ lệ ít hơn so với chất nền sụn. Proteoglycan là các phức hợp phân tử lớn với các phân tử protein lõi kết hợp thành một trục ở giữa, các phân tử glycosaminoglycan (GAG) mạch thẳng với protein lõi ở một đầu, đầu kia hướng ra phía ngoài khiến cho cả phức hợp chiếm không gian lớn. Trong số các GAG của xương, ngoài keratan sulfate là loại thường hay đi kèm với collagen loại I, ta thấy trong xương có nhiều chondroitin 4-sulfat là loại GAG thường do tế bào sụn sản xuất ra.
Glycoprotein trong chất nền xương có nhiều loại. Thành phần này tuy ít nhưng rất đáng quan tâm vì chúng có tác dụng không chỉ là protein cấu trúc mà còn có nhiều hoạt tính chức năng khác nhau. Ví dụ như osteocalcin có chứa nhiều gốc γ-carboxyglutamate có ái lực liên kết mạnh với Ca2+ và có chức năng hỗ trợ quá trình khoáng hoá chất nền. Gần đây, ngày càng có nhiều bằng chứng phát hiện nhiều các cytokine khác nhau có trong chất nền xương.
Cytokine là các phân tử protein có hoạt tính thông tin liên tế bào, chúng tương tác với tế bào đích qua thụ thể đ c hiệu trên màng tế bào và điều khiển các hoạt động của nhân và bào tương, gây ra tác động hoạt hóa hay ức chế, chuyển dạng, thay đổi định hướng biệt hóa của các tế bào; các yếu tố này thường tác dụng cận tiết (paracrine, protein có tế bào đích nằm ngay trong mô, gần nơi tế bào sản xuất ra nó), tự tiết (autocrine, protein có thụ thể ngay trên màng bào tương của chính tế bào. đ sản xuất ra nó), liên cận tiết (juxtacrine, protein vừa gắn trên m t tế bào đ sản xuất ra nó, vừa tác dụng lên thụ thể trên tế bào nằm bên cạnh đó). Tuy nhiên, cytokine cũng có thể lưu thông trong hệ tuần hoàn và tác dụng như chất nội tiết (endocrine). Ngày nay, các nghiên cứu cho thấy chất nền của xương là kho dự trữ nhiều họ cytokine khác nhau như TGF-β (siêu họ bao gồm cả activin và BMP), PDGF (Platelet-Derived Growth Factor), IGF (Insulin-like Growth Factor), FGF (Fibroblast Growth Factor).
Nhiều phân tử trong số này ở dạng liên kết và không có hoạt tính nhưng khi chất nền phân hủy một phần, tác dụng của chúng mới thể hiện. Trong các loại cytokine này thì cytokine đ được nghiên cứu nhiều nhất là các phân tử BMP (Bone Morphogenic Protein) hay gần đây còn gọi là OP (Osteogenic Protein). BMP có tác dụng thu hút các tế bào trung mô và biệt hoá các tế bào này thành các tạo cốt bào. Mô ghép xương đồng loại được khử khoáng và giảm chất nền đúng cách (thủy phân một phần ở nhiệt độ thấp, môi trường chống oxy hoá, dùng acid rút calci phosphat) có thể vẫn giữ được hoạt tính BMP.
Nhờ quá trình khử khoáng và giảm chất nền, các phân tử này được bộc lộ ra và có thể hoạt hoá quá trình tạo xương mới theo cơ chế kích tạo xương. Đến 1996, đ tìm ra trên 12 loại BMP, trừ BMP-1, còn tất cả đều thuộc siêu họ TGF-β (Transforming Growth Factor). Đây là loại glycoprotein có phân tử lượng tương đối thấp (dimer 32-36 kD), khá kỵ nước, rất dễ bị oxy hoá, nhạy cảm với nhiệt. Polypeptide khi mới tổng hợp khá lớn, sau đó bị cắt đứt đi khoảng 2/3 từ phía đầu N.
Miền C có cấu trúc bảo tồn, chứa 100 gốc acid amin, trong đó có 7 gốc cystein. BMP được thấy nhiều trong các khối u xương sụn, chúng được cho là tham gia kích thích tân sản mô xương – sụn, ngược lại đột biến mất gien BMP hay thụ thể của chúng cũng đ được tìm ra là có mối liên quan đến một số dị tật b m sinh của cơ quan vận động. Các tế bào của mô xương: Vi nhung mao Tiền tạo cốt bào Tạo cốt bào Cốt bào Hủy cốt bào Hình 1.