BMP—2在口腔頜面外科的應(yīng)用

摘要：BMP-2具有較強(qiáng)的誘導(dǎo)機(jī)體硬組織形成的能力，能誘導(dǎo)未分化的間質(zhì)細(xì)胞分化為骨和軟骨。BMP-2在口腔醫(yī)學(xué)尤其是在口腔頜面外科方面，得到了廣泛的應(yīng)用。本文就BMP-2近年來的發(fā)展歷史、在口腔頜面外科的應(yīng)用及前景等方面進(jìn)行綜述。結(jié)合BMP-2發(fā)展趨勢及掌握的基礎(chǔ)理論，進(jìn)一步促進(jìn)BMP-2廣泛應(yīng)用于口腔臨床。

關(guān)鍵詞：BMP-2口腔頜面外科腫瘤；骨折愈合；唇腭裂； 牽張成骨

【中圖分類號】

R274.1 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】B 【文章編號】1002-3763（2014）07-0023-02

骨形成蛋白（BMP）是唯一能夠單獨(dú)誘導(dǎo)骨組織形成的局部生長因子，在機(jī)體胚胎的發(fā)育過程中發(fā)揮著重要的作用，它不僅在修復(fù)骨折損傷部位方面發(fā)揮著作用，而且還與部分腫瘤的發(fā)生發(fā)展有著密切的關(guān)系。BMP-2是目前研究最廣泛，誘導(dǎo)成骨活性最強(qiáng)的BMPs之一。本文就其在口腔頜面外科的研究與應(yīng)用綜述如下。

1 BMP-2概述

骨形態(tài)發(fā)生蛋白（bone morphogenetic proteins， BMP）屬于TGF-B超家族成員，是一種多功能的生長因子，對胚胎骨形成及出生后成骨有重要的作用，其中BMP-2是最主要的骨形成調(diào)控因子。BMP-2是BMP家族中公認(rèn)的成骨能力最強(qiáng)的生長因子，具有強(qiáng)大的骨誘導(dǎo)能力和促進(jìn)干細(xì)胞分化成骨的能力。BMP-2最初受到關(guān)注是由于它具有誘導(dǎo)軟骨內(nèi)骨形成的能力，現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)是一種能夠促進(jìn)移植，引導(dǎo)多種細(xì)胞分化的多功能細(xì)胞因子。BMP-2有促進(jìn)成骨細(xì)胞分化和誘導(dǎo)體外成骨的能力，同時能使成骨細(xì)胞的前體細(xì)胞定向分化為成骨細(xì)胞。它廣泛分布于各種動物的硬組織，定位于具有成骨傾向的細(xì)胞漿中，能誘導(dǎo)未分化的間充質(zhì)細(xì)胞分化形成骨和軟骨，對靶細(xì)胞的生長分化具有調(diào)控作用。目前證實，BMP-2在牙齒發(fā)育和牙本質(zhì)形成過程中起重要作用，與頭頸部腫瘤的發(fā)生、發(fā)展及生物學(xué)行為也有一定關(guān)系。

在臨床應(yīng)用上，BMP-2的體內(nèi)含量特別少，在臨床的實驗中大多數(shù)是通過rhBMP-2基因通過表達(dá)產(chǎn)生BMP-2。

2 BMP-2在口腔頜面外科的研究現(xiàn)狀

2.1 BMP-2與口腔頜面腫瘤的關(guān)系： BMPs不僅與部分骨腫瘤的發(fā)生、發(fā)展有密切關(guān)系，而且與部分涎腺腫瘤、上皮性腫瘤的生物學(xué)行為亦有明確關(guān)聯(lián)。研究證明BMP-2在機(jī)體的許多腫瘤中有表達(dá)，并且影響其臨床和預(yù)后。在骨肉瘤、軟骨瘤、骨纖維異常增殖癥中，BMP-2引起腫瘤中病理性骨質(zhì)的形成，且其表達(dá)與形成的骨量密切相關(guān)。

在郭傳波^[1]等研究的BMP-2在成釉細(xì)胞瘤中的表達(dá)的實驗中，檢測到了BMP-2在成釉細(xì)胞瘤中有豐富的表達(dá)，說明BMP-2 在成釉細(xì)胞瘤的發(fā)生、發(fā)展中發(fā)揮了一定作用。為探討成釉細(xì)胞瘤的起源奠定了分子基礎(chǔ)，BMP在成釉器中可以起到誘導(dǎo)牙釉質(zhì)和牙本質(zhì)形成的作用，而BMP的最基本的特性就是可以引起異位骨組織的形成。像這種骨腫瘤中的腫瘤性骨組織的形成正是BMP作用于腫瘤細(xì)胞的結(jié)果。在一些上皮性的腫瘤組織中有時也可見到骨組織的產(chǎn)生，例如多形性腺瘤中可見到類軟骨組織的存在，在這些腫瘤組織中也檢測到了BMP的存在，推測這些上皮性腫瘤中的骨組織也是BMP作用于肌上皮細(xì)胞的結(jié)果。這些都說明BMP與腫瘤中骨的生成有非常密切的關(guān)系。

通過對腫瘤中BMP-2的研究就是為了使其在臨床上得到很好的應(yīng)用，治療腫瘤主要是通過抑制腫瘤細(xì)胞生長和增殖、減少或切斷血供、減少侵襲性以及促進(jìn)細(xì)胞凋亡等。BMP-2對腫瘤生長的抑制的實驗中，將BMP-2的編碼基因克隆到病毒載體中，該載體被用來誘導(dǎo)局部BMP-2產(chǎn)生并作用于腫瘤細(xì)胞使腫瘤細(xì)胞鈣化以延緩細(xì)胞生長。BMP-2對口腔癌細(xì)胞體外侵襲性的影響實驗中，通過實驗室檢查6個口腔癌患者癌細(xì)胞發(fā)現(xiàn)BMP-2對口腔癌的侵襲性有不利的影響。即可通過抑制腫瘤侵襲性從來治療腫瘤。在體內(nèi)、體外確定是否rhBMP-2的口腔鱗癌細(xì)胞增殖和血管生成產(chǎn)生不良的影響實驗中。在體內(nèi)研究涉及口腔鱗癌細(xì)胞與骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞聯(lián)合移植的轉(zhuǎn)基因過度表達(dá)BMP-2，模仿的再生骨細(xì)胞為基礎(chǔ)的治療在傷口鏡下殘留疾病臨床相關(guān)的情況。在體外研究中包括治療口腔鱗狀上皮細(xì)胞的rhBMP-2的或含有的BMP-2的cDNA的腺病毒載體。

2.2 BMP-2與骨折的愈合的關(guān)系：

骨形成蛋白-2（ bone morphogenetic protein， BMP-2）能夠在體內(nèi)外誘導(dǎo)未分化的間充質(zhì)細(xì)胞向軟骨和骨細(xì)胞分化，形成新生的軟骨和骨組織 。骨折愈合的修復(fù)過程實質(zhì)上是骨損傷后骨組織的再生過程，此過程類似于胚胎時期骨組織的發(fā)育和異位骨的形成過程。其主要的形態(tài)學(xué)表現(xiàn)為，骨折區(qū)間充質(zhì)細(xì)胞募集、增生，軟骨細(xì)胞的形成、分化、軟骨基質(zhì)的鈣化，新生血管的形成、遷移.成骨細(xì)胞的形成，骨基質(zhì)的形成、分化和鈣化，新生骨組織的改建和骨髓的再現(xiàn)。在此過程中，BMP-2的主要生物性作用是：（1）募集間充質(zhì)細(xì)胞，并誘導(dǎo)其向成骨細(xì)胞或成軟骨細(xì)胞方向分化；（2）協(xié)同其他調(diào)節(jié)因子參與骨組織形成^[2]。

分子生物學(xué)研究表明骨折愈合是一個多種細(xì)胞生長因子參與調(diào)控的復(fù)雜過程，其中BMP-2在其中有著密切的關(guān)系。在張綱^[3]的bFGF、rhBMP-2 聚乳酸緩釋納米微球促進(jìn)下頜骨骨折愈合的實驗中指出BMP-2 是骨折修復(fù)時的啟動因子，通過調(diào)控細(xì)胞核內(nèi)相關(guān)基因的表達(dá)，誘導(dǎo)細(xì)胞的分化從而促進(jìn)軟骨及骨的形成，其實驗結(jié)果bFGF-PLA-Ns 和 rhBMP-2-PLA-Ns 可以促進(jìn)骨折的早期骨痂形成和編織骨增加、成熟；原位雜交表明 rhBMP-2-PLA-Ns 可以刺激骨折斷端修復(fù)細(xì)胞中 VEGF的高表達(dá)，從而加快下頜骨骨折的愈合。本研究結(jié)果充分表明bFGF-PLA-Ns和rhBMP-2-PLA-Ns凝膠均可以加速兔下頜骨骨折的愈合速度，納米凝膠制作技術(shù)成熟，具有很好的應(yīng)用前景。骨折的愈合歸根到底就是骨折斷端新骨的形成，臨床上通過在骨折處應(yīng)用BMP-2使其形成新的骨質(zhì)從而達(dá)到骨折愈合的目的。

2.3 BMP-2與唇腭裂骨缺損的關(guān)系：

唇腭裂是人類口腔頜面外科一種最常見的先天性畸形之一，其群體發(fā)病率為1‰-2‰，不同國家發(fā)病率相差很大，在我國達(dá)1.82‰。

唇裂患者常伴有牙槽嵴裂，牙槽嵴裂不僅影響患者的面容，而且影響患者牙齒正常萌出及頜骨發(fā)育。牙槽嵴裂的治療已成為唇腭裂序列治療中的一個重要部分。自體骨移植修復(fù)是現(xiàn)在牙槽嵴裂修復(fù)的首選，常見的有髂骨、肋骨、顱骨、下頜骨及脛骨，以自體髂骨、肋骨的臨床效果較為肯定，但缺點是松質(zhì)骨吸收率高，可達(dá)50%-100%。 在郁衛(wèi)冬等老年唇腭裂患者應(yīng)用BMP-2促進(jìn)和骨愈合的研究中得出應(yīng)用BMP-2治療老年人唇腭裂促進(jìn)牙槽骨愈合而且比傳統(tǒng)的骨移植減少了發(fā)病率。目前腭裂的治療已由早期單純關(guān)閉裂隙.發(fā)展到語音訓(xùn)練、硬組織缺損的修補(bǔ)、以及正畸治療和正頒手術(shù)等序列治療。腭裂不僅存在軟組織的畸形，主要的是硬組織的缺損。在劉毅等牽張成骨術(shù)整復(fù)腭裂新骨形成的骨形態(tài)發(fā)生蛋白-2（BMP-2）表達(dá)分布規(guī)律的研究中發(fā)現(xiàn)，腭部牽張成骨與全身其他部位牽張成骨BMP-2表達(dá)還是有區(qū)別的。與其他部位相比，腭部牽張成骨的BMP-2表達(dá)持續(xù)上升期更長，因而峰值出現(xiàn)較其他部位更晚，可能是由于此處血運(yùn)豐富，成骨活動比較旺盛，成骨期延長的緣故。

唇腭裂的治療越來越注重骨組織的修復(fù)，臨床對唇腭裂骨組織的修復(fù)研究不斷的深入。水凝膠為載體的BMP-2對齒槽裂患者的臨床應(yīng)用中，翦新春^[4]等通過對7名唇腭裂患者在齒槽裂骨組織修復(fù)治療中分別進(jìn)行局部應(yīng)用BMP-2和自體髂骨移植。經(jīng)過6個月的比較發(fā)現(xiàn)低濃度（50ug/ml）的BMP-2在齒槽裂處沒有形成骨組織，高濃度（250ug/ml）的BMP-2則有骨組織的形成，但伴隨著患者牙齦的腫脹。同樣，在治療唇腭裂骨缺損臨床實驗中，將唇腭裂患者分成三組，每組6人，讓這三組的唇腭裂患者分別接受自體髂骨植骨、以可吸收膠原海綿為載體rhBMP-2以及骨膜成形術(shù)。通過計算機(jī)斷層掃描術(shù)前和術(shù)后3，6，和12個月，并且分析牙槽骨缺損體積，形成骨量，骨形成率，上頜高度修復(fù)率，和所形成的骨密度。結(jié)果顯示自體髂骨植骨和以可吸收膠原海綿為載體rhBMP-2所形成的骨量比較理想^[5]。

2.4 BMP-2與牽張成骨的關(guān)系：

牽張成骨是利用機(jī)械張力刺激局部生長因子的持續(xù)表達(dá)，促進(jìn)成骨細(xì)胞和軟骨細(xì)胞的增殖分化，維持骨痂的不斷產(chǎn)生與再塑。近幾年，牽張成骨已被用于填補(bǔ)面部骨骼的缺損，尤其是在口腔頜面外科用于修復(fù)上頜骨和下頜骨的缺損。牽張成骨較傳統(tǒng)的手術(shù)方式有很多優(yōu)點比如手術(shù)時間短、微創(chuàng)，但是一個主要的缺點就是需要長時間的內(nèi)外固定新形成的骨。

一些研究表明了BMP在下頜牽引中有表達(dá)，在陳迎男^[6]的BMP-2和增殖細(xì)胞核抗原在兔下頜骨頜骨牽引中的表達(dá)的實驗顯示，BMP-2在兔牽張間隙的結(jié)蹄組織中有著很強(qiáng)烈的表達(dá)，在第一周的鞏固中，在結(jié)蹄組織的血管中有BMP-2的強(qiáng)烈信號，隨后這些信號在14-28天內(nèi)慢慢減少直至消失。通過放射學(xué)和組織學(xué)研究在下頜牽引的鞏固期有著新骨的形成，重要的是發(fā)現(xiàn)了骨形成與BMP-2之間的關(guān)聯(lián)。在兔的頜骨牽張的實驗中，通過對兔子下頜骨的牽引速率的改變觀察BMP表達(dá)的變化，在鞏固期的第十四天發(fā)現(xiàn)了BMP-2的表達(dá)，BMP-2主要表達(dá)在骨膜、新骨的纖維基質(zhì)、成纖維細(xì)胞以及很少分化的成骨細(xì)胞內(nèi)。而且還證實了一般的頜骨牽張BMP-2的表達(dá)比快速頜骨牽引要好。牽張的不同速度的變化會導(dǎo)致頜骨牽引力學(xué)環(huán)境的變化就會導(dǎo)致BMP-2的表達(dá)。

對24只狗進(jìn)行跨縫牽張成骨中BMP-2的作用分析實驗中，將狗分成三組A、B、C。在牽張實驗中在A、C組中注入BMP-2然后三周后在B、C注入OPG然后觀察各組的骨形成量。實驗得出BMP-2和OPG組合協(xié)同作用，在牽張成骨中顯著增強(qiáng)骨形成和重塑。還有，在羊的脛骨牽張成骨實驗中對用的牽張區(qū)多次注射rhBMP-2的效果。發(fā)現(xiàn)多次注射rhBMP-2可以優(yōu)化骨小梁微體系結(jié)構(gòu)的再生。牽張成骨在脛骨的應(yīng)用也預(yù)示著頜面部的應(yīng)用。在應(yīng)用BMP-2基因治療在兔下頜骨快速牽張成骨的影響實驗中，通過將腺病毒為載體的rh BMP-2轉(zhuǎn)入不同牽張速度的白兔的骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞中。其結(jié)果顯示基因治療中的應(yīng)用rhBMP-2的修飾的骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞，促進(jìn)新骨形成過程中下頜骨牽張成骨，有效地彌補(bǔ)了快速牽張新骨形成率的不利影響。

3 展望及面臨的問題目前，關(guān)于BMP-2的成骨機(jī)制已經(jīng)較明確，也已經(jīng)應(yīng)用于臨床，但BMP-2正式用于臨床治療骨折、唇腭裂骨缺損等只有短短數(shù)年時間， 其有效性和安全性尚需大量的臨床試驗去進(jìn)一步證實； 骨形態(tài)發(fā)生蛋白用于治療骨缺損等疾病及其骨形態(tài)發(fā)生蛋白的基因治療方法在動物實驗階段已初顯成效， 用于臨床還需進(jìn)一步深入的研究；在口腔頜面部腫瘤方面，腫瘤的發(fā)生是一個多基因參與的、多因素介導(dǎo)的過程中的作用機(jī)制還沒有完全明確。需要我們進(jìn)一步研究。在臨床治療BMP-2的運(yùn)載和持續(xù)釋放是關(guān)鍵，尚需不斷改進(jìn)； 其BMP-2成骨目標(biāo)是最終能夠替代自體骨移植；毫無疑問， 隨著分子生物學(xué)、組織工程學(xué)的不斷發(fā)展及臨床的不斷探索， 相信 BMP-2在口腔頜面外科的應(yīng)用將具有更加廣闊的前景，必將催生一場新的革命。

參考文獻(xiàn)

[1] 郭傳波，盧利，劉寶純. 骨形成蛋白-2在成釉細(xì)胞瘤中表達(dá)的研究[J].中國實用口腔科雜志，2009年4月，第2卷（第 4 期）：231-232.

[2] 郁衛(wèi)冬，等.骨形態(tài)發(fā)生蛋白-2在骨形成過程中的作用機(jī)制[J].中國臨床解剖學(xué)雜志，2000，18（1）：82～83

[3] 張綱，譚穎徽等.聚乳酸納米微球?qū)ν贸晒羌?xì)胞增殖的影響[J].口腔醫(yī)學(xué)研究，2007，23（1）：772-774.

[4] 翦新春，謝正其.雙側(cè)唇裂或（和）唇腭裂術(shù)后繼發(fā)畸形的整復(fù)治療.中國實用口腔科雜志，2008，1（11）：643

[5] 黃洪章.唇腭裂病因?qū)W研究的新進(jìn)展[J].口腔頜面外科雜志，2007， 17（3）： 201-204.

[6] 陳迎男. BMP-2和 TGF-B1 在兔下頜牽張成骨過程中的表達(dá)及意義[J]. 中國老年學(xué)雜志，2009， 7（19）： 201-204.