MGBR結合多肽生長因子修復顱面骨缺損

1、    MGBR結合多肽生長因子修復顱面骨缺損        中分類號：R782.2文獻標識碼：A文章編號：1005-4979(2000)04-0342-03 MGBR AND POLYPEPTIDE GROWTH FACTOR USED IN CRANIOFACIAL BONE DEFECT CONSTRUCTION膜引導性骨再生(membrane guided bone regeneration,MGBR)是近10年出現(xiàn)的一個新的生物學概念，是生物材料學與臨床治療學有機結

2、合的產物。MGBR利用生物相容性良好的膜材料植入骨缺損周圍，隔絕、保護骨缺損，引導、調動組織自身的愈合能力，通過骨組織再生來修復缺損，屬于一種再生性治療技術，克服了傳統(tǒng)的因游離或血管化植骨而致供區(qū)人為創(chuàng)傷的缺點，為骨缺損修復開辟出一條全新途徑。目前，各國學者相繼開展MGBR研究，尤其是在顱面部扁平骨缺損修復方面15?，F(xiàn)對此作一綜述，著重討論MGBR機制及結合多肽生長因子的應用。1MGBR的機制Nyman6首先在牙周組織瓣下與牙根之間放置半透膜，在膜與牙根、牙槽骨間形成一個間隙，以重建牙周附著。這一組織再生過程被稱為引導性組織再生(guided tissue regeneration,GTR)。

3、Minabe7發(fā)現(xiàn)在幾乎所有GTR實驗中，實驗側新骨形成明顯多于對照側。雖然GTR伴隨了骨再生現(xiàn)象，但與MGBR有明顯不同：GTR中牙周韌帶細胞及結締組織、牙槽骨及牙骨質均參與再生修復過程，而MGBR僅為缺損處骨創(chuàng)面組織再生。Dahlin1認為，在骨缺損周圍建立機械性屏障，阻隔骨組織周圍的纖維結締組織向骨缺損區(qū)生長，可使生長速度較慢的有成骨潛能的細胞獲得充分空間和時間來形成骨性連接。在鼠下頜骨造成一直徑5mm圓形穿透性骨缺損，用聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene,PTFE)置于缺損內、外側的骨膜下。術后3周，實驗組缺損區(qū)已有骨再生現(xiàn)象，6周時出現(xiàn)骨性愈合，而對照組至術后

4、22周仍僅有少量骨再生。Becker2用膠原膜修復豬上頜竇壁骨缺損，兩層膜間襯一小塊有一定厚度(分別為0.5cm×0.05cm×0.5cm,1cm×1cm×0.5cm)的羥磷灰石(HA)塊，結果發(fā)現(xiàn)新生骨厚度與所植入的HA塊厚度呈正相關，小HA塊組為6.0mm，大HA塊組為9.8mm，而對側正常竇壁僅厚0.7mm，說明MGBR可人為控制新生骨的形和量。Dahlin3的另一組實驗也證明骨內膜及骨髓來源的有成骨潛能的細胞可滿足骨缺損的修復。Piattelli8發(fā)現(xiàn)膨化聚四氟乙烯膜(expanded polytetrafluoroethylene，e-PTFE

5、)植入3周后，膜上爬滿細胞和骨樣組織，成骨細胞堿性磷酸酶(ALP)反應呈陽性，9周時見較多骨組織自膜周邊向中心部排列。此現(xiàn)象表明e-PTFE膜有骨傳導作用。張永剛等9在膠原膜管治療兔橈骨10mm缺損實驗中觀察到實驗組BMP、轉化生長因子-(transforming growth factor-,TGF-)、堿性成纖維細胞生長因子(basic fibroblast growth factor,bFGF)組化染色深度顯著高于對照組，證明MGBR能收集、濃縮成骨誘導因子，防止其擴散、丟失，同時發(fā)現(xiàn)膠原膜降解后仍有骨痂形成及骨重建現(xiàn)象。Lemperle4實驗發(fā)現(xiàn)有骨膜的下頜骨缺損模型，MGBR組骨再生

6、量最大，但去骨膜的顱骨缺損模型MGBR組卻不如自體松質骨移植組成骨顯著。Schliephake5也觀察到單用PLA膜組并沒有明顯促進骨再生。以上實驗結論的不一致提示MGBR修復骨臨界大小缺損10(critical size defect,CSD)的機理有待深入研究。有的實驗中11發(fā)現(xiàn)從小型豬下頜骨4cm2骨創(chuàng)面再生出1.2cm新骨，故指出骨再生的長度可能依賴于骨創(chuàng)面的面積。一般認為，骨再生最大值取決于骨形成時的代謝平衡。MGBR在保護骨缺損同時，也阻隔了鄰近軟組織向創(chuàng)區(qū)生長的毛細血管。尤其在較大的缺損區(qū)，膜中央?yún)^(qū)血管化最晚5，而且，血管周圍存在較多有成骨潛能的細胞，故長期局部缺血對新骨形成不利

7、。據(jù)此分析，MGBR在促骨再生同時，又存在一定的負面作用。Lemperle4觀察到毛細血管穿過鈦網的現(xiàn)象，并提出應用大孔膜以容許周圍軟組織中未分化間充質細胞和毛細血管滲透過誘導再生膜而進入缺損區(qū)。另外，因骨膜有軟骨及骨母細胞，在適當條件下可形成軟骨及骨12，因此，MGBR實驗研究及臨床應用中亦應考慮骨膜的缺損情況。2促骨生成膜目前，常用的MGBR膜均由無毒、無免疫原性、有一定強度和韌性的生物相容性高分子聚合材料制備，依是否能在體內降解分為非降解膜和可降解膜兩大類。非降解膜主要有聚四氟乙烯膜(PTFE)、聚乙烯醇縮醛膜(PVAD)、硅酮膜(silicone)、微孔濾膜(millipore fil

8、ters)等。其中，PTFE是最常用的組織誘導再生膜，多被用來比較評價其他膜的MGBR作用。采用不同工藝可制備出普通的PTFE膜和膨化聚四氟乙烯膜(e-PTFE)。e-PTFE膜在電鏡下可見到0.45mm1，3，7的微孔結構，可以阻隔組織細胞但允許體液及其中的生物因子滲透，故在實驗及臨床研究中用得最多?？山到饽ぶ饕侨樗?、羥基乙酸的聚合物(聚乳酸polylactic acid,PLA；聚羥基乙酸polyglycolic acid,PGA；及PLA、PGA復合物PLA/PGA)或兩者的共聚物(poly (glycolic acid-colactic acid,PGLA)，以及膠原膜等，均可在體內

9、逐漸緩慢降解為對受體無損害的CO2、水或少量含氮化合物?？山到饽さ臋C械強度、降解期因所用的材料、工藝不同而存在一定程度的差異?？偟膩碚f，非降解膜在機械強度方面優(yōu)于可降解膜，后者中有的膜降解過快，尚不符合骨愈合的臨床要求，而非降解膜則存在需二次手術取出的不足。常用MGBR膜見附表。有學者探討了以脫鈣板層骨制備的骨誘導再生膜的應用。但是，目前尚無一種膜既阻隔骨缺損區(qū)周圍的軟組織長入缺損區(qū)，又對軟組織中有成骨潛能的未分化間充質細胞及可促進成骨的毛細血管具有選擇性通透作用。附表常用MGBR膜一鑒表 非降解膜可降解膜化學名商品名化學名商品名降解期聚四氟乙烯 (PTFE)Core-Tex聚乳酸(PLA)約

10、12個月聚乙烯醇縮醛(PVAD)Millipore聚羥基乙酸(PGA)Dexon812周硅酮(Silicone)Biobrane膠原68周3MGBR結合多肽生長因子 成骨前體細胞長入缺損區(qū)并形成新骨組織的過程，受一些促形態(tài)發(fā)生或促有絲分裂的細胞因子或生長因子的內分泌或旁分泌的調節(jié)。許多因子已經被鑒定，并已從組織中提取或重組而用于臨床及實驗研究。骨形成蛋白(BMP)可作用于間充質細胞表面受體，誘導血管周圍未分化間充質細胞或骨髓基質細胞轉化為軟骨和骨細胞，具有誘導成骨活性，且廣泛存在于骨基質中。Hedner13將e-PTFE膜與bBMP復合，實驗結果未顯示bBMP與膜作用相加的效果。而將e-PTF

11、E膜與PLA/PGA-rhBMP-2復合物聯(lián)合應用，卻見有很強的成骨能力14。兩次實驗的不同結果似乎說明將BMP復合到載體上再聯(lián)合應用MGBR技術比直接復合到膜上更利于成骨。但Miki15用羥基乙酸乳酸共聚體(PGLA)復合BMP修復大鼠顱骨缺損，4周后骨缺損完全被新骨充填，而無BMP組缺損區(qū)被結締組織充填。bFGF在有絲分裂、血管形成和成骨細胞基因表達方面的重要作用，說明其在骨組織再生修復中的重要地位。Wang16以透明質酸鹽為載體的bFGF處理植骨塊后，加速了骨缺損區(qū)修復的爬行替代過程。有人5觀察了聚乳酸(polylactic acid,PLA)膜與bFGF聯(lián)合作用修復下頜骨缺損，卻未得到

12、預期中成骨增強的結果。Hedner17用e-PTFE膜覆蓋兔下頜骨缺損，并全身或局部給予生長激素(growth hormone,GH)，發(fā)現(xiàn)均能提高新骨形成量，且成骨量與局部給予GH有明顯量效關系。有人發(fā)現(xiàn)骨再生時胰島素樣生長因子1(insulin-like growth factor-1,IGF-1)的量顯著增加18，應用IGF-1能加速修復鼠顱骨或顴骨的缺損19，20。目前，對MGBR與多肽生長因子聯(lián)合應用的研究多是將生長因子復合到載體上植入骨缺損區(qū)，再于其外側覆蓋膜，較少直接復合到膜上。理論上講，兩者聯(lián)合應用后，成骨作用將協(xié)同增強，但既往的實驗結果卻不一致1320?？赡苁怯捎谌睋p區(qū)被載體

13、占據(jù)，影響了新生骨組織向該區(qū)的生長。另外，生長因子與載體復合時，其活性受到很大影響5。實驗21顯示將bFGF復合到高熱處理的牛骨并置入人血清中37保存3h后，其活性僅為原來的15%。這可能是載體吸附緩釋、局部體液稀釋及溶解后迅速流失造成的。結語骨缺損是顱面外科常見病，已有許多治療方法，而對MGBR及多肽生長因子的研究正成為熱點之一。Sailer22、Mustfafaev23分別用bBMP和誘導骨再生膜修復顱面骨缺損取得成功。但常用的PTFE膜不能降解，需二次手術取出，而可降解膜大多強度不夠，且降解較快，不足以維持缺損區(qū)空間。因此，進一步研究開發(fā)理想的膜材料及載體材料，根據(jù)優(yōu)勢互補的原則聯(lián)合應用

14、MGBR及多肽生長因子以促進骨再生，將在顱面骨缺損修復治療中有十分廣闊的應用前景。作者單位：葛成(西安第四軍醫(yī)大學口腔醫(yī)學院頜面外科710032)何黎升(西安第四軍醫(yī)大學口腔醫(yī)學院頜面外科710032)參考文獻：1Dahlin C,Linde A,Gottlow J，et al.Healing of bone defects by guided tissue regenerationJ.Plast and Reconstr Surg,1988;81(5)：672-676.2Becker J,Neukam FW,Schilephake H.Restoration of the lateral s

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