PDGF/BMP-2對(duì)種植體周圍骨修復(fù)的作用

劉潤(rùn)喆，曲露露，李美華

(吉林大學(xué)第二醫(yī)院 口腔科，吉林 長(zhǎng)春130041)

PDGF/BMP-2對(duì)種植體周圍骨修復(fù)的作用

劉潤(rùn)喆，曲露露，李美華*

(吉林大學(xué)第二醫(yī)院 口腔科，吉林 長(zhǎng)春130041)

骨修復(fù)界面的形成是評(píng)估早期種植成功的關(guān)鍵。然而在自然條件下，骨修復(fù)愈合期時(shí)間為3-6個(gè)月，在體內(nèi)需要涉及多種類型的細(xì)胞(包括成骨細(xì)胞、破骨細(xì)胞和各種生長(zhǎng)因子)，通過高度協(xié)調(diào)這些生長(zhǎng)因子來完成促進(jìn)血管生成和成骨的各個(gè)階段[1]。骨形態(tài)發(fā)生蛋白(BMPs)屬于轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β家族，和其確定的20個(gè)成員都是公認(rèn)誘導(dǎo)組織成骨的關(guān)鍵信號(hào)蛋白，已廣泛應(yīng)用于骨折或骨缺損的治療，其具有誘導(dǎo)成骨細(xì)胞增殖、分化，促進(jìn)骨再生的作用[2-3]。

血小板衍生性生長(zhǎng)因子(PDGF)作為間充質(zhì)細(xì)胞具有趨化和有絲分裂作用。PDGF是由血小板、單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞和成骨細(xì)胞構(gòu)成，由四個(gè)多肽鏈(A，B，C，D)的結(jié)合組成的形成五個(gè)不同的二聚體PDGFs。其中，PDGF-BB是最強(qiáng)效的生物成骨細(xì)胞，是血管生成、細(xì)胞增殖、細(xì)胞分化和基質(zhì)合成等組織修復(fù)中的重要介質(zhì)[4]。本研究目的在于探討骨生長(zhǎng)因子PDGF/BMP-2 在種植體周圍促進(jìn)骨修復(fù)的作用。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物 采用家兔24只，均重2.3 kg，雌雄不限，來自吉林大學(xué)白求恩醫(yī)學(xué)院動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中心。

1.1.2 主要儀器 種植體購(gòu)于北京睿創(chuàng)嘉業(yè)科技有限公司，顯微鏡(OLYMPUS BX52)。

1.1.3 主要試劑 PDGF-BB和BMP-2均購(gòu)于美國(guó)派普泰克公司(peprotech Company,USA)；麗春紅酸性復(fù)紅染液(鼎國(guó)公司)。

1.2 方法

1.2.1 動(dòng)物模型的制備 (1)沿家兔髂骨內(nèi)植入種植體。(2)隨機(jī)分成4組，每組6只，分別給予BMP-2、PDGF-BB、BMP-2+PDGF-BB及陰性NaCl對(duì)照用藥。術(shù)后4組動(dòng)物飲食基本相同。

1.2.2 標(biāo)本處理 分別于3天、7天、10天后將家兔處死，取出種植體及其周圍骨組織。放入中性福爾馬林固定，常規(guī)石蠟包埋，切片。1.2.3 常規(guī)HE染色 將骨組織切片放入二甲苯脫蠟，經(jīng)梯級(jí)乙醇至水洗，蘇木素染色10 min沖洗。鹽酸酒精分化液分化30 s，弱氨水返藍(lán)，置伊紅液染色5 min沖洗。常規(guī)脫水，二甲苯透明透明，中性樹膠封片。

1.2.4 Masson染色 將骨組織切片放入二甲苯脫蠟水化，Weigert氏蘇木精染核7 min，鹽酸分化,水洗返藍(lán)。麗春紅酸性復(fù)紅染液染色7 min，0.2%冰醋酸沖洗。1%磷鉬酸水溶液分化4 min，0.2%冰醋酸沖洗。亮綠染液滴染7 min，鏡下觀察(常規(guī) 4-5 min)，0.2%冰醋酸浸洗片刻；入無水乙醇快速脫水,二甲苯透明,中性樹膠封固。

2 結(jié)果

2.1 HE染色結(jié)果

2.1.1 陰性對(duì)照0.9%NaCl組，3天時(shí)，顯示有多個(gè)多核異物巨細(xì)胞甚至形成異物肉芽腫、大量的鈣鹽沉積、均質(zhì)粉染的組織壞死，骨組織中間大量的炎細(xì)胞浸潤(rùn)。7天和10天時(shí)鈣鹽沉積依然存在，但是炎癥反應(yīng)明顯減輕，異物巨細(xì)胞消失，骨組織間炎細(xì)胞浸潤(rùn)依然存在。

2.1.2 PDGF-BB組，3天時(shí)，切片顯示有更重的鈣鹽沉積、鈣鹽沉積面積大、但是炎癥反應(yīng)較NaCl輕，肉芽組織面積小。以鈣鹽沉積為其主要的愈合方式。骨組織之間在炎細(xì)胞浸潤(rùn)。7天時(shí)鈣鹽沉積依然存在，10天時(shí)鈣鹽沉積少，炎癥反應(yīng)重，骨組織間隙寬。

2.1.3 BMP-2組，切片顯示3天時(shí)，鈣鹽沉積較輕、炎癥反應(yīng)較重、大量炎細(xì)胞和纖維母細(xì)胞浸潤(rùn)、炎癥面積較大。7天10天時(shí)鈣鹽沉積依然存在，炎癥反應(yīng)依然存在，骨組織間隙炎細(xì)胞浸潤(rùn)減少。

2.1.4 BMP-2+PDGF-BB組，切片顯示3天時(shí)，鈣鹽沉積較輕，炎癥反應(yīng)小。未見大量多核巨細(xì)胞。7天、10天時(shí)，鈣鹽沉積未見明顯變化，但是炎癥反應(yīng)隨時(shí)間延長(zhǎng)減少，骨組織間隙未見明顯炎細(xì)胞浸潤(rùn)。

2.2 Masson染色結(jié)果顯示

2.2.1 0.9%NaCl的陰性對(duì)照組，3天時(shí)，種植體周圍組織出現(xiàn)綠色膠原纖維，7天，10天，膠原纖維更加豐富。

2.2.2 PDGF-BB組，3天時(shí)，相比NaCl組出現(xiàn)更多的膠原纖維，7天，10天時(shí)，纖維修復(fù)能力增強(qiáng)，10天時(shí)，肉芽組織中可見增生的成纖維細(xì)胞。

2.2.3 BMP-2組，3天時(shí)，相比NaCl組綠色膠原纖維出現(xiàn)的少，7天、10天時(shí)膠原纖維增加，纖維修復(fù)能力增強(qiáng)。

2.2.4 BMP-2+PDGF-BB組，3天時(shí)，相比NaCl組綠色膠原纖維出現(xiàn)的少，7天、10天時(shí)膠原纖維增加，開始纖維修復(fù)，其纖維修復(fù)的能力高于BMP-2組。

3 討論

BMP-2刺激骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞分化為成骨細(xì)胞和血管內(nèi)皮細(xì)胞，在愈合的早期階段保障植體穩(wěn)定[5]。PDGF作為信號(hào)蛋白，主要作用于分泌成纖維細(xì)胞和提供抗炎和營(yíng)養(yǎng)支持[6]。PDGF-BB又是一個(gè)強(qiáng)有力的有絲分裂劑，通過誘導(dǎo)成骨前體細(xì)胞有絲分裂、形成新生血管[7]。

通過實(shí)驗(yàn)我們可以確定，PDGF-BB+BMP-2聯(lián)合應(yīng)用能夠有效的促進(jìn)植體周圍骨修復(fù)。HE染色結(jié)果顯示：生理鹽水組無明顯肉芽組織形成，局部組織壞死，炎細(xì)胞浸潤(rùn)。PDGF-BB組亦可見肉芽組織存在，并見少里鈣鹽沉積形成類骨組織。BMP-2組鈣鹽沉積較輕、炎癥反應(yīng)較重且面積較大。BMP-2+PDGF-BB聯(lián)合用藥組鈣鹽沉積較輕，炎癥反應(yīng)小，骨組織之間炎癥反應(yīng)較輕。Masson染色結(jié)果顯示：PDGF-BB實(shí)驗(yàn)組相比NaCl組，3天時(shí)，出現(xiàn)更多的膠原纖維，10天時(shí)，肉芽組織中可見增生的成纖維細(xì)胞。BMP-2組與NaCl組相比，3天時(shí)，出現(xiàn)較多的鈣鹽沉積，7天時(shí)出現(xiàn)較多的將原纖維。BMP-2+PDGF-BB實(shí)驗(yàn)組，3天時(shí)出現(xiàn)較多的膠原纖維及少量的鈣鹽沉積，7天，10天時(shí)出現(xiàn)更多的膠原纖維。單個(gè)因子應(yīng)用時(shí)，PDGF-BB短期對(duì)于種植體周圍骨性連接處的意義較大，BMP-2意義較??；聯(lián)合應(yīng)用時(shí)，PDGF-BB+BMP-2組早期出現(xiàn)較多膠原纖維，而晚期出現(xiàn)較多鈣鹽沉積。

本研究主要探討了骨生長(zhǎng)因子PDGF/BMP-2 在種植體周圍對(duì)骨修復(fù)的促進(jìn)作用，為臨床聯(lián)合用藥提供了理論依據(jù)。

[1]Bayer EA,Gottardi R,Fedorchak MV,et al.The Scope and Sequence of Growth Factor Delivery for Vascularized Bone Tissue Regeneration[J].J Control Release ,2015,219:129.

[2]Lavery K,Swain P,Falb D,et al.BMP-2/4 and BMP-6/7 differentially utilize cell surface receptors to induce osteoblastic differentiation of human bone marrow-derived mesenchymal stem cells[J].J Biol Chem,2008,283(30):20948.

[3]Fan J,Im CS,Cui ZK,et al.Delivery of Phenamil Enhances BMP-2-Induced Osteogenic Differentiation of Adipose-DerivedStem Cells and Bone Formation in Calvarial Defects[J].Tissue Eng Part A,2015,21(13-14):2053.

[4]Centrella M,McCarthy TL,Kusmik WF,et al.Relative binding and biochemical effects of heterodimeric and homodimeric isoforms of platelet-derived growth factor in osteoblast-enriched cultures from fetal rat bone[J].J Cell Physiol,1991,147(3):420.

[5]Kim JS,Cha JK,Cho AR,et al.Acceleration of Bone Regeneration by BMP-2-Loaded Collagenated Biphasic Calcium Phosphate in Rabbit Sinus[J].Clin Implant Dent Relat Res,2015,17(6):1103.

[6]Yamano S,Haku K,Yamanaka T,et al.The effect of a bioactive collagen membrane releasing PDGF or GDF-5 on bone regeneration[J].Biomaterials,2014,35(8):2446.

[7]Chang PC,Seol YJ,Cirelli JA,et al.PDGF-B gene therapy accelerates bone engineering and oral implant osseointegration[J].Gene Ther,2010,17(1):95.

吉林省科技發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目(20150101203JC); 白求恩醫(yī)學(xué)科研支持計(jì)劃項(xiàng)目(2013106019)

1007-4287(2017)02-0305-02

劉潤(rùn)喆(1991-)，女，碩士研究生。

2016-09-24)

*通訊作者