BMP-2在唇腭裂牙槽嵴裂及其他骨缺损治疗中应用的研究进展

2018-11-16 11:11  来源:北京口腔医学
作者:吴晓璐 陈仁吉 阅读量:14614

    1.BMP-2的概述

    BMP-2是BMPs中诱导骨形成能力最强的因子,它这种低分子糖蛋白,1965年由Urist首先发现,并于1979年从鼠胫骨脱矿骨基质中成功分离。它是已知的所有生长因子中对骨的形成作用骨最强的生长因子,可诱导未分化间充质细胞、肌源性细胞、成骨前体细胞等向骨及软骨细胞分化,在骨及牙齿的生长发育和骨缺损修复中发挥着重要作用。

    BMP-2诱导成骨有3个必要条件:①达到有效BMP浓度:BMP-2作为一种诱导因子当局部浓度达到一定有效量时,才可以诱导骨生成。骨折端的坏死、吸收可以释放内源性BMP-2,BMP-2向周围弥散,形成一个由近及远逐渐降低的浓度梯度。成骨量与BMP浓度成正比,与扩散距离成反比。②存在BMP的靶细胞群:体内骨髓中诱导性成骨细胞、结缔组织中未分化、有活力的间充质细胞、成纤维细胞、骨膜细胞等。未分化的间充质细胞同时可定向分化为具有各种表型的细胞。其在分化过程中受多种调节因子的控制,只有在BMP等生长因子的作用下,这类细胞才会分化成软骨和新生骨。③允许骨生长的正常环境:BMP诱导成骨包含有3步,首先是诱导趋化,趋化性与BMP浓度及细胞上的受体密度有关,其次是诱导有丝分裂,细胞通过有丝分裂得到增生,再者为诱导分化,BMP-2最后可以诱导成纤维型细胞分化为成骨型细胞。

    2.BMP-2的相关研究

    1)在唇腭裂牙槽嵴裂治疗中的相关研究

    目前国内外修复牙槽嵴裂的方法主要是通过自体髂骨移植来完成,但首先自体骨移植存在额外增加手术的弊端,而且往往会面临创伤、疼痛、皮肤瘢痕、下肢活动受限等问题。其次由于儿童患者自身发育还不完善,骨量有限,对于一些裂隙较宽或双侧牙槽嵴裂等需骨量较大的患儿,往往自体骨量不能满足手术的需求。另外髂骨移植术后存在严重的骨吸收,研究显示自体髂骨移植治疗先天性牙槽嵴裂,术后3个月,植入骨量丧失35.74%,术后6个月,植入骨量丧失高达55.89%。所以寻找一种可以代替自体骨修复牙槽嵴裂的人工材料成为研究热点。

    动物实验研究:Sawada等在兔上颌牙槽嵴裂的实验中,分别用以明胶海绵为载体的BMP-2、单纯含BMP-2的材料以及不含BMP-2的材料修复兔上颌牙槽嵴裂,实验结果显示相对于对照组来说以明胶海绵为载体的BMP-2实验组骨再生更明显,同时以明胶海绵为载体,BMP-2可以做到可控缓释,从而得出实验结论,以明胶海绵为载体的BMP-2是修复牙槽嵴裂很有前景的一种人工材料。Rottgers等以16只成年新西兰大白兔为动物模型,人工制造骨缺损,骨缺损位置为临近下牙槽神经的下颌骨下缘,分为空白对照、单纯明胶海绵对照以及以明胶海绵为载体的BMP-2实验组,实验结果显示,以明胶海绵为载体的BMP-2可以成功修复骨缺损,但是异位成骨影响了下牙槽神经的恢复。

    胥毅等的重组人骨形态发生蛋白-2修复牙槽嵴裂的动物实验研究表明,重组人骨形态发生蛋白-2修复牙槽突裂的成骨效能大于自体松质骨,且较自体松质骨表现出更为持续的骨诱导能力。Boyne的关于骨形态发生蛋白在颅颌面部骨缺损方面应用的研究中,以正处在生长发育期间的1.5岁的猕猴为实验对象,即在猕猴腭部双侧造裂,实验侧用以胶原蛋白为载体的BMP-2为修复材料,而对照侧即猕猴自体骨骨松质,实验结果表明实验侧完全修复了骨缺损,对照侧并没有完全修复。综上所述以胶原蛋白为载体的BMP-2可以成为替代自体骨成为修复骨缺损的一种新型材料。

    Luvizuto等的以复合β-TCP支架材料的BMP-2修复兔颅骨缺损实验中,分别以自体骨、单纯TCP组、TCP复合BMP-2修复颅骨缺损,结果显示单纯TCP、TCP复合BMP-2修复骨缺损的成骨量可以比得上自体骨的成骨效果。李宁毅等关于聚乳酸、rhBMP-2复合体在牙槽骨修复中作用的实验研究,杂种犬6只,随机分为2组,拔除每只犬的上下颌前磨牙,右侧拔牙创填入聚乳酸与rhBMP-2的复合体,左侧拔牙创自然愈合作为对照,术后X线检查及病理结果显示右侧拔牙创愈合快,成骨速度及成骨质量明显优于左侧自然愈合的拔牙创,电镜显示该材料组织相容性好,无炎性刺激反应,可降解,认为聚乳酸与rhBMP-2复合体是一种促牙槽骨再生的新型生物复合材料。

    吴迎涛等实验表明BMP复合体可促进狗下颌牙槽骨缺损的修复,有可能成为临床治疗牙槽骨缺损的一种理想的材料。动物实验的研究为这种人工材料应用于临床奠定了基础,提供了理论依据。

    临床研究:Canan等的临床研究中,随机选择18名8~15岁合并牙槽嵴裂的单侧唇腭裂患者,随机平均分成3组即牙周成骨组,自体骨组及rhBMP-2组,然后分别在术后3、6及12个月时随访复查,实验结果显示术后1年时自体骨组及rhBMP-2组成骨量相似,并无统计学差异。

    Dickinson等的实验中,选入21名颅骨已经发育成熟的牙槽嵴裂患者,实验组用以胶原蛋白为载体的BMP-2作为修复材料,而对照组以自体骨修复牙槽嵴裂,实验结果显示,BMP-2实验组相对于自体骨对照组来说,不仅提高了骨愈合率,也减少了自体骨移植所带来的一系列并发症的发病率。而Alonso等研究中,16名8~12岁单侧牙槽嵴裂患者,平均随机分成两组,分别用以胶原蛋白海绵为载体的rhBMP-2和自体骨修复牙槽嵴裂,结果显示可吸收明胶海绵复合BMP-2获得了比较满意的骨愈合结果,并且避免了自体骨移植的一系列并发症。

    此外,Chin等研究认为在牙槽突裂修复时应用rhBMP-2能有效诱导成骨,且小剂量的局部应用安全性可控,对牙槽突裂的修复有一定的临床应用价值。Neovius等rhBMP-2修复牙槽嵴裂的研究中以水胶原为载体的rhBMP-2的成骨效果要优于自体骨移植,同时缩短了手术时间以及病人的住院时间。

    Francis等的临床研究中,对比以脱矿骨基质为载体的rhBMP-2修复材料与自体骨修复牙槽嵴裂的成骨效果中,随机选取55位牙槽嵴裂患者,分成两组,实验组36人,其中包括10人是第一次用自体骨修复失败者,而对照组19人,术后随访时间平均22个月,实验表明,以脱矿骨基质为载体的rhBMP-2修复材料可以成为替代自体骨成为修复牙槽嵴裂的人工材料。王思明等关于β-磷酸三钙复合骨形态蛋白修复牙槽嵴裂的研究中,实验结论表明颗粒状β-磷酸三钙复合骨形态发生蛋白2修复齿槽裂,具有恢复形态准确,修复创伤小的优点,是一种良好的齿槽裂修复方法。

    2)口腔种植相关研究

    在种植方面,颌骨高度不足时运用BMP-2诱导骨高度增加的案例也不在少数。Hart等的研究,以胶原蛋白为载体的BMP-2修复骨缺损后,因为缺少刚性结构的支撑,软组织比较容易塌陷,所以研究者用以钛加固的多孔聚乙烯结构作为BMP-2的载体修复上下颌骨大面积的牙槽骨的缺损,以达到术后可以种植的目的,其对照组为以多孔聚乙烯及自体骨为载体的BMP-2修复缺损,实验结果以钛加固的多孔聚乙烯为载体的BMP-2可以替代自体骨复合BMP-2成为一种新型人工材料,并且种植术后种植体很牢固。Zhang等在上颌窦区植骨区骨高度不足时,利用上颌窦底提升技术的同时并加入rhBMP-2诱导骨高度增加的实验中介绍了成功的经验。

    3)颅骨缺损相关研究

    颅骨缺损是颅脑损伤病人伤后及术后较常见的后遗症。近年来,人工材料修复颅骨缺损越来越受关注,李娟等用骨形成蛋白-2基因修饰的β-磷酸三钙/胶原复合材料修复小鼠颅骨缺损实验中,将24只成年雄性大鼠随机分为BMP-2基因修饰的β-TCP/胶原支架组,β-TCP/胶原支架组,空白组,在大鼠颅骨顶部建立两个直径5mm的临界性骨缺损,植入材料后6周、12周时取样本大体观察,组织学观察,免疫组织化学检测,并进行骨组织测量分析,结果显示BMP-2基因修饰的β-TCP/胶原复合材料具有良好的生物相容性,骨诱导和骨传导性佳,是很有潜力的新型骨缺损修复材料。

    4)脊柱融合相关研究

    脊柱融合是治疗脊柱结核、感染、畸形、椎间盘退行性病变脊柱疾患的有效手段,促进脊柱融合成骨率的方法之一就是使用自体骨移植,但其存在来源有限、取骨处疼痛等弊端,目前人重组骨形态发生蛋白-2负载于载体是一种理想的自体骨移植材料的替代物,广泛应用于脊柱融合术中。

    5)骨折愈合相关研究

    大量实验研究证实在骨折的愈合过程中,有多种生长因子参与并发挥着极其重要的作用,其中骨形态发生蛋白是关键的骨生长因子,对骨折愈合起着至关重要的作用。

    6)BMP-2使用的并发症

    rhBMP-2是外源性细胞生长因子,临床应用多为超生理剂量,故潜在有软组织水肿、皮肤红疹、局部炎症反应、异位骨化和免疫反应等不良后果的危险。BMP-2在唇腭裂牙槽嵴裂以及其他骨缺损方面应用的并发症有待于进一步研究。

编辑: 陆美凤

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