種植體周圍神經(jīng)再生的研究進展

王艷穎 宮 蘋 張 健

牙種植體的骨感知現(xiàn)象成為口腔種植領(lǐng)域近年來的研究熱點[1～3]。大量關(guān)于骨感知的神經(jīng)生理學(xué)和心理生理學(xué)的證據(jù)表明，種植體周圍確實存在感覺神經(jīng)反饋通路，證實種植體周圍有感覺神經(jīng)分布[4]。但是，臨床研究顯示，種植義齒與天然牙的感覺有所不同，種植體對負荷的定位能力及觸覺靈敏度比天然牙弱[5，6]。因此，促進種植體周圍神經(jīng)再生，對于改進種植體的感覺功能是十分必要的。同時，大量組織學(xué)研究表明種植體周圍存在神經(jīng)纖維，主要分布在螺紋區(qū)骨組織和骨髓腔內(nèi)[7]。而正常骨組織中含有一些自主神經(jīng)纖維，有調(diào)節(jié)骨代謝的作用[8]。無論種植體周圍神經(jīng)是自主神經(jīng)還是感覺神經(jīng)，對于種植體周圍骨組織的代謝和改建都有著重要作用。近年來，學(xué)者們圍繞種植體周圍神經(jīng)再生與骨感知的作用關(guān)系，以及種植體周圍神經(jīng)結(jié)構(gòu)對于成骨的調(diào)控作用展開一系列的研究。本文就近幾年有關(guān)種植體周圍神經(jīng)再生的研究進行總結(jié)，旨在為提高種植體骨感知能力，以及促進神經(jīng)調(diào)節(jié)骨代謝和改建提供一定的思路和啟發(fā)。

一、種植體周圍骨組織的神經(jīng)分布

大量組織學(xué)研究已經(jīng)證實了種植體周圍的神經(jīng)分布。動物的組織學(xué)研究表明種植體周圍存在神經(jīng)纖維，這些神經(jīng)結(jié)構(gòu)主要分布在螺紋區(qū)骨組織和骨髓腔內(nèi)，多數(shù)為游離的神經(jīng)末梢，神經(jīng)纖維束數(shù)量較少，可見部分神經(jīng)纖維與種植體界面直接接觸[7，9～11]。粘骨膜可觀察到明顯的神經(jīng)纖維束[12]。Ysander 等發(fā)現(xiàn)種植體周圍骨組織中存在神經(jīng)軸突和小直徑感覺神經(jīng)纖維，與血管伴行或在管腔內(nèi)[13]。Wada 等[14]觀察到種植體植入后種植體周圍的神經(jīng)纖維出芽生長，同時，種植體-骨界面附近的游離神經(jīng)末梢數(shù)量在種植體植入后的第一周內(nèi)逐漸增加。2014年dos Santos Corpas 等[7]首次描述了人類骨結(jié)合種植體周圍的神經(jīng)纖維。研究表明，種植體螺紋附近的骨單位哈弗斯系統(tǒng)中均可發(fā)現(xiàn)有髓神經(jīng)纖維和無髓神經(jīng)纖維。種植體周圍的編織骨中也可以發(fā)現(xiàn)有髓神經(jīng)纖維。然而，在種植體周圍并未觀察到分化的神經(jīng)末梢。此外，有學(xué)者在種植體螺紋區(qū)發(fā)現(xiàn)了大量無髓神經(jīng)纖維，并發(fā)現(xiàn)游離神經(jīng)末梢的數(shù)量隨種植體負荷的增加而增多[15]。

二、種植體周圍的神經(jīng)支配在骨感知中的作用

骨感知的定義：在沒有功能性牙周機械感受傳入時，來源于骨錨著修復(fù)體的機械刺激感受通過顳下頜關(guān)節(jié)、肌肉、皮下、黏膜和骨膜組織等機械感受器進行傳導(dǎo)。同時，中樞神經(jīng)系統(tǒng)在感覺和運動功能的維持中發(fā)生可塑性的改變[10]。骨結(jié)合種植體在口腔內(nèi)最終形成生理性整合，表明種植體周圍的確存在神經(jīng)支配，并且能影響口腔功能。然而，目前對于這種神經(jīng)支配作用的研究尚不完善[16]。

研究表明，牙齒拔除后，最初支配牙齒和牙周膜的神經(jīng)纖維仍然存在于下牙槽神經(jīng)內(nèi)。此外，Jacobs R[17]認為在緊鄰種植體的骨組織和種植體周圍上皮組織內(nèi)存在特異的魯菲尼機械感受器末梢，其主要來源于有髓神經(jīng)纖維。動物的神經(jīng)生理學(xué)研究也證實，種植體周圍存在感覺神經(jīng)反饋通路。喬士沖等[12]利用Beagle 犬模型，檢測種植體植入后不同時間點刺激種植體誘發(fā)的下牙槽神經(jīng)感覺動作電位，發(fā)現(xiàn)植入1 周的種植體誘發(fā)的神經(jīng)動作電位幅值明顯小于植入6 周和12 周的種植體誘發(fā)的神經(jīng)動作電位幅值，具有顯著差異。結(jié)果表明，非負載狀態(tài)下種植體外周神經(jīng)傳導(dǎo)能力的提高與種植體植入后的愈合時間具有明顯相關(guān)性。因此，種植體周圍骨內(nèi)神經(jīng)支配在骨感知現(xiàn)象中的作用是不可忽略的。

三、骨組織代謝中的神經(jīng)調(diào)控

感覺神經(jīng)和自主神經(jīng)廣泛分布于正常骨組織及軟組織，這些神經(jīng)纖維分布在骨膜、皮質(zhì)骨和骨髓腔等代謝活躍的區(qū)域，通常伴血管走行，參與調(diào)節(jié)骨代謝和骨組織損傷后的再生[8]。早在1977年就有學(xué)者用免疫組化和免疫熒光的方法，觀察到兔骨內(nèi)有自主交感神經(jīng)支配[18]。Herskovits M 等[19]對交感神經(jīng)做化學(xué)切斷，發(fā)現(xiàn)成骨細胞的骨基質(zhì)沉積顯著減少，活性減低，證明交感神經(jīng)能調(diào)節(jié)成骨細胞的活性，對骨生成有著重要作用。Yamashiro T 等[20]報道破骨細胞在骨形成過程中也受神經(jīng)調(diào)節(jié)。而組織形態(tài)學(xué)上觀察，骨組織內(nèi)的神經(jīng)大多數(shù)分布和血管相關(guān)，主要分布于動脈中膜內(nèi)和毛細血管周圍，骨髓腔也分布有散在神經(jīng)終末支，在骨髓細胞和骨內(nèi)膜的成骨前體細胞周圍均有環(huán)狀神經(jīng)末梢。這些分布和結(jié)構(gòu)為神經(jīng)調(diào)節(jié)血管運動提供了解剖學(xué)的依據(jù)。大量研究均證實神經(jīng)在骨組織生長發(fā)育、骨再生以及骨改建過程中都發(fā)揮至關(guān)重要的作用。

骨組織內(nèi)除了經(jīng)典的單胺能（如多巴胺、去甲腎上腺素、5-羥色胺）神經(jīng)和膽堿能（如乙酰膽堿）神經(jīng)，也有肽能神經(jīng)直接支配骨組織。大量免疫組織化學(xué)研究結(jié)果表明，骨組織中的肽能神經(jīng)顯示鈣素基因相關(guān)肽（calcitonin gene-related protein，CGRP）、P 物 質(zhì)（substance P，SP）、神 經(jīng) 肽Y（neuropeptide Y，NPY）、血管活性腸肽（vasoactive intestinal protein，VIP）、酪氨酸羥化酶（tyrosine hydroxylase，TH）和腦啡肽（met-enkephalin）免疫陽性[21]。這些神經(jīng)纖維來自如感覺神經(jīng)系統(tǒng)的背根神經(jīng)節(jié)和自主神經(jīng)系統(tǒng)的交感神經(jīng)節(jié)等。多項研究顯示，這些神經(jīng)肽在骨愈合過程中可以調(diào)節(jié)成骨細胞分化和抑制破骨細胞形成，從而發(fā)揮其對成骨效應(yīng)的促進作用[22，23]。另外，González-Hernández A 等報道這些神經(jīng)肽也是較強的內(nèi)源性擴血管肽，在骨損傷時可以直接調(diào)節(jié)局部血流來促進骨愈合[24]。最新研究發(fā)現(xiàn)，CGRP 陽性神經(jīng)纖維在種植體周圍呈現(xiàn)出有規(guī)律的分布變化，同時與局部微血管的分布相關(guān)，這種分布關(guān)系提示CGRP 陽性神經(jīng)與種植體周圍血管再生和骨再生存在著密切聯(lián)系[25]。

四、種植體周圍神經(jīng)再生的影響因素

1.種植體周圍神經(jīng)再生的機制

無論是拔牙還是種植手術(shù)，都無法避免地造成周圍神經(jīng)損傷，該損傷屬于“軸突切斷型”，即造成傳導(dǎo)的完全阻斷。神經(jīng)損傷部位隨后會發(fā)生一系列病理性改變，包括神經(jīng)軸突的變性和髓鞘的破碎、溶解、吸收。伴隨神經(jīng)變性退化的發(fā)生，一方面，包裹神經(jīng)軸突的雪旺細胞（schwann cells，SCs）開始迅速增殖，形成Bungner 帶，為再生神經(jīng)軸突提供管道[26]。另一方面，神經(jīng)元胞質(zhì)內(nèi)加快物質(zhì)合成，通過軸漿運輸?shù)捷S突斷端，軸突斷端膨大形成生長圓錐，長出軸芽，完成神經(jīng)再生[27]。

2.種植體表面性質(zhì)

在種植術(shù)后的組織恢復(fù)過程中，種植體的表面性質(zhì)是一個極其重要的因素。同時，隨著材料表面處理技術(shù)的發(fā)展，越來越多的研究關(guān)注到種植體表面與種植體周圍神經(jīng)再生的關(guān)聯(lián)，希望探尋到有利于神經(jīng)再生的種植體表面。李保勝等[28]研究了4 種不同種植體表面，包括光滑表面、電解刻蝕技術(shù)（electrolytic etching，EE）、大顆粒噴砂酸蝕表面（sand-blasted，large-grit，acid-etched，SLA）和羥基磷灰石涂層（hydroxyapatite-coated，HA），對神經(jīng)再生和神經(jīng)傳導(dǎo)性能的影響。結(jié)果表明種植體表面處理方式在種植體愈合早期對神經(jīng)的愈合和再生有顯著影響，后期并無顯著影響，但具體機制尚不明確。

神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細胞的生物學(xué)行為在周圍神經(jīng)再生過程中至關(guān)重要。Yuan 等[29]探討了SCs在不同處理鈦片表面的生長增殖及相關(guān)蛋白和基因表達情況，發(fā)現(xiàn)HA 涂層對于SCs 生物學(xué)功能的促進作用最顯著，但具體的分子機制仍不清楚。Yin 等[30]在不同表面處理鈦片上培養(yǎng)大鼠背根神經(jīng)元，認為SLA 和EE 表面比光滑表面更利于神經(jīng)元的粘附以及蛋白質(zhì)的附著。而Collazos-Castro 等[31]在氧化鈦表面培養(yǎng)胚胎大鼠大腦皮質(zhì)神經(jīng)元，發(fā)現(xiàn)與硼硅玻璃對照組相比，神經(jīng)元的生長與分化在初期并沒有受到影響，但神經(jīng)突的伸長卻受到了顯著的抑制，其中樹突比軸突更受影響。Saghiri 等[32]使用P19 神經(jīng)細胞系評估不同類型表面處理種植體的神經(jīng)相容性。5 種不同表面處理包括Laser-Lok、可吸收研磨介質(zhì)（resorbable blasted media，RBM）、OsseoSpeed、Nanotite和SLActive表面。結(jié)果表明，盡管5 種表面均顯示出較好的神經(jīng)相容性，但是5 種表面的細胞計數(shù)存在顯著差異，其中，Laser-Lok、RBM 和OsseoSpeed表面的細胞計數(shù)高于Nanotite和SLActive表面。

Li 等[33]在鈦片表面將牙周膜干細胞誘導(dǎo)分化為SC 樣細胞，并研究其生物學(xué)行為。結(jié)果表明SC 樣細胞在SLA 表面上顯示出良好的細胞活性。牙周膜干細胞、脂肪干細胞、骨髓間充質(zhì)干細胞等細胞在種植體周圍神經(jīng)組織工程中的應(yīng)用非常重要，它們或許能夠發(fā)揮促進種植體周圍神經(jīng)再生的潛能。

3.神經(jīng)營養(yǎng)因子和神經(jīng)肽

He 等[34]提出一種新型的牙種植體仿生設(shè)計，利用納米彈簧在種植體內(nèi)構(gòu)建應(yīng)力緩沖結(jié)構(gòu)的同時，利用神經(jīng)生長因子（nerve growth factor，NGF）對于神經(jīng)細胞的生物學(xué)活性促進種植體周圍神經(jīng)再生。姚洋[35]等認為，外源性NGF 不僅能強烈地促進神經(jīng)再生，還能加速小鼠鈦種植體周新生骨膠原的早期成熟，促進種植體植入早期的骨再生。

Ma等[36]發(fā)現(xiàn)αCGRP 作為一種廣泛分布于整個中樞和外周神經(jīng)系統(tǒng)的神經(jīng)肽，能夠促進局部SCs 的增殖，認為局部應(yīng)用αCGRP 可以促進種植體周圍神經(jīng)再生，改善種植體的感覺功能。向琳等[25]等總結(jié)發(fā)現(xiàn)，CGRP 這種生物活性神經(jīng)肽類物質(zhì)，主要由感覺神經(jīng)釋放，不僅能夠促進周圍神經(jīng)再生，同時，CGRP在種植體骨結(jié)合和種植體周圍血管再生過程中也發(fā)揮著重要作用。

4.種植術(shù)式和負重方案

研究發(fā)現(xiàn)，種植術(shù)式和負重方案也是影響種植體周圍神經(jīng)再生的重要因素。朱一博等[11]認為，種植體周圍骨組織內(nèi)功能性神經(jīng)感受器的數(shù)量少于天然牙，然而種植手術(shù)方式及負重方案對外周神經(jīng)傳導(dǎo)的影響并無顯著差異。而孫琳琳等[37]對于犬下頜骨種植體進行組織學(xué)研究，觀察即刻負重及延期負重種植體周圍骨組織內(nèi)的神經(jīng)末梢分布情況，證實不同負重時間種植體周圍骨組織內(nèi)神經(jīng)密度有顯著差異。此外，Huang 等[15]系統(tǒng)綜述證實，負重種植體與非負重種植體和拔牙窩愈合后的骨組織相比，可以增加種植體周圍組織內(nèi)的神經(jīng)數(shù)量，然而沒有足夠的證據(jù)來區(qū)分即刻種植和延期種植，以及不同負重方案的神經(jīng)支配方式的差異。

5.其他因素

低頻脈沖超聲（low-intensity pulsed ultrasound，LIPUS）是一種廣泛應(yīng)用于臨床的促進骨折修復(fù)的治療手段，近年來LIPUS 開始應(yīng)用于單純神經(jīng)損傷的修復(fù)[38]。楊博[39]等探討LIPUS 對大鼠截斷下牙槽神經(jīng)后的神經(jīng)損傷和骨質(zhì)病變的修復(fù)效果，發(fā)現(xiàn)LIPUS 可以促進神經(jīng)損傷的恢復(fù)，表現(xiàn)為感覺功能的恢復(fù)和骨髓腔內(nèi)的CGRP 陽性纖維數(shù)量的增加，同時可以顯著促進由神經(jīng)損傷導(dǎo)致的骨質(zhì)病變修復(fù)。研究提示LIPUS 可以促進下牙槽神經(jīng)損傷的修復(fù)。然而，目前LIPUS在促進種植體周圍神經(jīng)再生中的作用尚不明確，需進一步探索研究。