自體牙骨移植材料的研究進展與臨床應(yīng)用

劉 鵬 周延民

(吉林大學(xué)口腔醫(yī)院口腔種植中心，吉林 長春 130021)

自體牙骨移植材料的研究進展與臨床應(yīng)用

劉 鵬 周延民

(吉林大學(xué)口腔醫(yī)院口腔種植中心，吉林 長春 130021)

骨移植；骨移植材料；自體骨移植；自體牙；牙槽骨缺損

中國人口老齡化的高峰即將到來，據(jù)統(tǒng)計，2015年60歲及以上人口達到2.22億，占總?cè)丝诘?6.15%。預(yù)計到2020年，老年人口達到2.48億，老齡化水平達到17.17%〔1〕。老年患者群體日漸龐大，老年人因牙體牙周疾病致大范圍缺牙者多。缺牙致使牙槽骨吸收而發(fā)生牙槽嵴高度消失、上下牙弓比例失衡。老年人因頜骨腫瘤手術(shù)造成的頜骨缺失，對種植修復(fù)造成不良效果。骨移植材料目前已在拔牙位點保存術(shù)、牙槽嵴骨增量術(shù)和上頜竇底提升術(shù)中得到廣泛應(yīng)用，尤其對骨量缺失嚴重的老年患者效果突出。骨移植材料包括自體骨、同種異體骨、異種骨和異體骨，但最理想的移植材料是自體骨。自上世紀60年代Yeomans等〔2〕建立了骨誘導(dǎo)理論以來，各國學(xué)者對于和骨骼有相似化學(xué)組成的牙齒是否具有誘導(dǎo)能力產(chǎn)生了濃厚興趣。很多學(xué)者〔2～4〕開展了使用牙齒開發(fā)骨移植材料的實驗，并從早期以動物實驗為主而產(chǎn)生的牙灰(tooth-ash)，發(fā)展到近年出現(xiàn)的新型骨移植材料自體牙骨粉(AutoBT)及自體牙骨塊(ABTB)。自體牙骨移植材料在2008年于韓國實現(xiàn)商業(yè)化運營，并且在韓國、日本廣泛應(yīng)用于臨床治療當(dāng)中。

1 自體牙骨移植材料的產(chǎn)生和發(fā)展

牙齒的化學(xué)成分與骨骼非常相似，牙釉質(zhì)中總無機物含量為95%，有機物含量為0.6%，水占總含量的4%。而在牙質(zhì)中，無機物含量為70%～75%，有機物含量為20%，水占10%。在牙槽骨中，無機物、有機物和水含量分別約占65%、25%和10%。存在于牙本質(zhì)中約90%的有機材料由膠原纖維(主要是I型膠原)組成，并且這些纖維在鈣化中起重要作用。剩余的有機組分由非膠原蛋白、碳水化合物、脂質(zhì)、檸檬酸鹽、乳酸鹽等組成〔1〕。

Yeomans等〔2〕于上世紀60年代發(fā)現(xiàn)并證明牙本質(zhì)可促進軟骨化與骨改建。1970年Huggins等〔3〕發(fā)表了以豬、小鼠和裸鼠牙本質(zhì)基質(zhì)的軟骨和骨誘導(dǎo)實驗。1986年Inoue等〔4〕發(fā)表了裸鼠DDM的骨誘導(dǎo)能力。Reddi〔5〕研究脫礦骨基質(zhì)和非脫礦骨基質(zhì)的骨誘導(dǎo)能力，并報道了脫礦骨基質(zhì)增強了骨誘導(dǎo)能力。Yasaku〔6〕證實了牙本質(zhì)中的無機物質(zhì)有干擾骨誘導(dǎo)的能力，并且脫礦牙本質(zhì)(DDM)在骨誘導(dǎo)能力的表達中起重要作用。關(guān)于DDM基質(zhì)，大量實驗已證明存在Ⅰ型膠原和各種生長因子，包括誘導(dǎo)骨和軟骨的骨形成蛋白(BMP)和涉及鈣化的非膠原蛋白例如骨鈣蛋白和骨粘連蛋白。適當(dāng)?shù)拿摰V而不破壞Ⅰ型膠原、生長因子和非膠原蛋白，使得DDM基質(zhì)可以維持骨誘導(dǎo)愈合能力〔7〕。Kim等〔8〕報道6例骨引導(dǎo)再生術(shù)中，DDM基質(zhì)粉末逐漸被吸收，并被新形成的骨和血管所取代。Tazaki等〔9〕在種植牙周圍直接植入DDM基質(zhì)，術(shù)后12個月X線檢查牙周間隙和硬骨膜，并建議保存自體DDM基質(zhì)作為膠原生物材料。這均證明DDM基質(zhì)具有骨誘導(dǎo)能力和良好的生物相容性，是自體骨移植材料的較好選擇。

在牙本質(zhì)及牙骨質(zhì)中Ⅰ型膠原占90%，其余由非膠原蛋白、生物聚合物、脂質(zhì)、檸檬酸鹽、乳酸鹽等組成。非膠原蛋白包括磷酸蛋白、唾液蛋白、糖蛋白、蛋白聚糖、BMP等。它們可以起到促進骨吸收和骨形成的作用〔10〕。牙本質(zhì)基質(zhì)已被證明具有骨誘導(dǎo)能力和富含骨形成蛋白，有機成分占牙本質(zhì)重量的約20%，并且主要由Ⅰ型膠原組成。此外已證明BMP可以促進軟骨和骨形成，將未分化的間充質(zhì)干細胞分化為軟骨細胞和成骨細胞〔11〕。已有學(xué)者證實牙本質(zhì)中的非膠原蛋白如骨鈣蛋白、骨粘連蛋白、磷蛋白和唾液蛋白參與骨的鈣化過程。Bessho等〔12〕通過動物實驗發(fā)現(xiàn)牙本質(zhì)基質(zhì)衍生的BMP與骨基質(zhì)衍生的BMP不同，但它們非常相似，即兩種類型的BMP在體內(nèi)表現(xiàn)出相同的作用。Boden等〔13〕發(fā)現(xiàn)LIM礦化蛋白(LMP)-1是成骨細胞分化和成熟及骨形成的正調(diào)節(jié)因素。當(dāng)單獨使用BMP時，因其擴散迅速需要大量BMP來實現(xiàn)預(yù)期的骨誘導(dǎo)目標(biāo)，因此需要與適當(dāng)?shù)妮d體結(jié)合。對于應(yīng)用自體牙骨移植材料，礦化牙本質(zhì)小管及其中的BMP與未變性的生長因子可以有效解決此問題。

人類牙齒的每一部分呈現(xiàn)不同的Ca/P比，冠部主要由釉質(zhì)組成Ca/P=1.75，根部由牙本質(zhì)和牙骨質(zhì)組成Ca/P=1.32。當(dāng)用于自體牙骨移植材料時，冠部和根部的愈合速率和機制可能不同。牙冠由具有相對高結(jié)晶度的羥基磷灰石(hydroxyapatite HA)組成，X射線衍射分析的結(jié)果顯示出了HA之外的磷酸三鈣(TCP)。定量X射線衍射分析結(jié)果顯示HA占88.2%，TCP占11.8%。牙根與牙冠類似，但牙根中的XRD峰比冠更寬，表明根的結(jié)晶度低，與牙槽骨的理化特性接近〔14〕。自體牙骨移植材料結(jié)晶度高，其顆粒粒徑大，磷灰石在體內(nèi)幾乎不降解且骨傳導(dǎo)能力低，低結(jié)晶碳酸磷灰石具有高效的骨傳導(dǎo)能力〔15〕。

Gonshor等〔16〕報道了同種異體移植物在平均3.7個月的愈合期后，包含天然間充質(zhì)干細胞和骨祖細胞移植組的同種異體移植細胞骨基質(zhì)(ACBM)顯示，含骨髓間充質(zhì)干細胞和骨祖細胞移植組活骨質(zhì)含量為(32.5±6.8)%，殘留移植物含量為(4.9±2.4)%；常規(guī)同種異體移植組活檢骨含量為(18.3±10.6)%，殘留移植物含量為(25.8±13.4)%。近年有學(xué)者對上頜竇植骨術(shù)的有限性進行研究，將對照組移植Bio-Oss，實驗組移植AutoBT粉末， 進行臨床和影像學(xué)檢查，以便比較組間竇腔內(nèi)的移植材料，結(jié)果顯示竇壁厚度在兩種移植材料中相似，兩組之間在CT、microCT及組織形態(tài)計量分析上沒有顯著差異，盡管差異沒有統(tǒng)計學(xué)意義，但AutoBT組(31.07%)的新骨形成比Bio-Oss組(26.49%)更高〔17〕。

2 自體牙骨移植材料的臨床應(yīng)用現(xiàn)狀

自體牙骨移植材料技術(shù)的出現(xiàn)為患者應(yīng)用自體牙制作骨移植材料成為可能。韓國牙齒銀行(KTB)于2009年在首爾成立，KTB可以儲存至患者拔除的牙齒，然后將其加工成骨移植材料并儲存至患者需要時。另一個位于首爾國立大學(xué)邦唐醫(yī)院(SNUBH)的醫(yī)院牙齒銀行(HTB)成立于2010年，用于根據(jù)實驗和臨床研究提供自體牙骨移植材料的儲存和移植。KTB儲存時間達2年9個月的自體牙骨移植材料與剛制備的自體牙骨移植材料對比時，未見牙本質(zhì)基質(zhì)異常變化，表明經(jīng)制備后的粉狀與塊狀自體牙骨移植材料適合于室溫下長期貯存，同時也預(yù)計DDM可在液氮中儲存超過10年〔18〕。

自體牙骨移植材料應(yīng)用的前提是提取患者自體牙作為制備骨移植材料的原料，因此自體牙骨移植材料的應(yīng)用會受到患者自身情況的限制。為了解決自體牙骨移植材料的數(shù)量限 制和使用，近年來已經(jīng)提出了家族性牙骨移植材料。家族性牙齒骨移植是比自體牙齒骨移植更先進的方法，它具有以下優(yōu)點：家族成員的牙齒用作骨移植材料，遺傳組成相同，并且可以將潛在的遺傳風(fēng)險和感染風(fēng)險降至最低。據(jù)報道，如果組織相容性抗原(H抗原)是匹配的，則在父母與子女之間和兄弟姐妹之間的同種異體移植治療中，特異性免疫反應(yīng)延遲或降低。Kim等〔19〕報道了5例在9～11歲正畸治療兒童的牙齒移植到他們父母或兄弟姐妹并得到良好的效果。直系親屬牙骨移植中的遺傳物質(zhì)不是100%相同的，但自體牙骨移植材料制備過程中脫鈣和凍干幾乎消除了免疫排斥的風(fēng)險〔20〕。Kim〔21〕運用提取自患者兒子已拔除的智齒制備的自體牙骨塊包裹種植體植入患者上頜竇已獲得初期穩(wěn)定性及彌補骨缺損，并獲得了很好的效果?！把例X銀行”的運營以及諸多臨床研究和報告支持了自體牙骨移植材料的有效性，有望應(yīng)用家族成員的牙齒作為其老年成員的骨移植材料，以降低感染排斥的風(fēng)險。

近年來有學(xué)者將自體牙骨移植材料應(yīng)用于牙槽脊位點保存技術(shù)中，同時與去蛋白無機牛骨(DBBM)及同種異體脫鈣凍干骨(DFDBF)相比較。在臨床與動物實驗中所獲得結(jié)論并不一致，其原因可能在于對不同替代骨材料處理及儲存方式不同以及實驗樣本量小、周期短，骨形態(tài)學(xué)測量方法有局限性，諸多結(jié)論對于臨床指導(dǎo)意義有待深入研究〔22～25〕。而各國學(xué)者在處理自體牙骨移植材料的方法上也在試探性加以改進，出現(xiàn)了類似autogenous fresh demineralized tooth(Auto-FDT)等，其臨床實驗中結(jié)合不同膜材料及聯(lián)合鈦片的應(yīng)用，在短期隨訪中證明了其對拔牙位點保存的優(yōu)越性，然而樣本量嚴重不足且未得到長期隨訪的結(jié)果，因此將來有必要進一步探究其可靠性〔26～32〕。

口腔疾病已經(jīng)成為了影響我國老年人生活質(zhì)量的主要問題之一，正常人的骨峰值，男性在35～40歲，女性在30～35歲，隨著年齡增長骨密度逐漸下降，這與機體生理功能變化，骨代謝相關(guān)激素如VitD3、甲狀旁腺激素、降鈣素及雌激素和睪酮變化致骨平衡失調(diào)有關(guān)。自體牙骨移植材料是重建硬組織的理想材料，其良好的生物相容性、骨誘導(dǎo)能力使其已被廣泛應(yīng)用于臨床治療中，在對于老年口腔疾病患者實施治療的過程中更值得推廣應(yīng)用。但自體牙骨移植材料因制備方法及使用形態(tài)多變，致使其中的成分及含量差異較大，因此對其成骨效果的影響還需研究，與其他骨替代材料的聯(lián)合應(yīng)用還需深入研究。

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〔2016-09-18修回〕

(編輯 曲 莉)

周延民(1963-)，男，教授，博士，主要從事種植義齒的材料學(xué)研究。

劉 鵬(1992-)，男，碩士，主要從事種植義齒的材料學(xué)研究。

R787

A

1005-9202(2017)11-2858-03；

10.3969/j.issn.1005-9202.2017.11.112