BMP—2在口腔頜面外科的應用

摘要：BMP-2具有較強的誘導機體硬組織形成的能力，能誘導未分化的間質細胞分化為骨和軟骨。BMP-2在口腔醫學尤其是在口腔頜面外科方面，得到了廣泛的應用。本文就BMP-2近年來的發展歷史、在口腔頜面外科的應用及前景等方面進行綜述。結合BMP-2發展趨勢及掌握的基礎理論，進一步促進BMP-2廣泛應用于口腔臨床。

關鍵詞：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 【文獻標識碼】B 【文章編號】1002-3763（2014）07-0023-02

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

1 BMP-2概述

骨形態發生蛋白（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控因子。BMP-2是BMP家族中公認的成骨能力最強的生長因子，具有強大的骨誘導能力和促進干細胞分化成骨的能力。BMP-2最初受到關注是由于它具有誘導軟骨內骨形成的能力，現在發現是一種能夠促進移植，引導多種細胞分化的多功能細胞因子。BMP-2有促進成骨細胞分化和誘導體外成骨的能力，同時能使成骨細胞的前體細胞定向分化為成骨細胞。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胞漿中，能誘導未分化的間充質細胞分化形成骨和軟骨，對靶細胞的生長分化具有調控作用。目前證實，BMP-2在牙齒發育和牙本質形成過程中起重要作用，與頭頸部腫瘤的發生、發展及生物學行為也有一定關系。

在臨床應用上，BMP-2的體內含量特別少，在臨床的實驗中大多數是通過rhBMP-2基因通過表達產生BMP-2。

2 BMP-2在口腔頜面外科的研究現狀

2.1 BMP-2與口腔頜面腫瘤的關系： BMPs不僅與部分骨腫瘤的發生、發展有密切關系，而且與部分涎腺腫瘤、上皮性腫瘤的生物學行為亦有明確關聯。研究證明BMP-2在機體的許多腫瘤中有表達，并且影響其臨床和預后。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的形成，且其表達與形成的骨量密切相關。

在郭傳波^[1]等研究的BMP-2在成釉細胞瘤中的表達的實驗中，檢測到了BMP-2在成釉細胞瘤中有豐富的表達，說明BMP-2 在成釉細胞瘤的發生、發展中發揮了一定作用。為探討成釉細胞瘤的起源奠定了分子基礎，BMP在成釉器中可以起到誘導牙釉質和牙本質形成的作用，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作用于腫瘤細胞的結果。在一些上皮性的腫瘤組織中有時也可見到骨組織的產生，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作用于肌上皮細胞的結果。這些都說明BMP與腫瘤中骨的生成有非常密切的關系。

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用，治療腫瘤主要是通過抑制腫瘤細胞生長和增殖、減少或切斷血供、減少侵襲性以及促進細胞凋亡等。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，該載體被用來誘導局部BMP-2產生并作用于腫瘤細胞使腫瘤細胞鈣化以延緩細胞生長。BMP-2對口腔癌細胞體外侵襲性的影響實驗中，通過實驗室檢查6個口腔癌患者癌細胞發現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、體外確定是否rhBMP-2的口腔鱗癌細胞增殖和血管生成產生不良的影響實驗中。在體內研究涉及口腔鱗癌細胞與骨髓間充質干細胞聯合移植的轉基因過度表達BMP-2，模仿的再生骨細胞為基礎的治療在傷口鏡下殘留疾病臨床相關的情況。在體外研究中包括治療口腔鱗狀上皮細胞的rhBMP-2的或含有的BMP-2的cDNA的腺病毒載體。

2.2 BMP-2與骨折的愈合的關系：

骨形成蛋白-2（ bone morphogenetic protein， BMP-2）能夠在體內外誘導未分化的間充質細胞向軟骨和骨細胞分化，形成新生的軟骨和骨組織 。骨折愈合的修復過程實質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育和異位骨的形成過程。其主要的形態學表現為，骨折區間充質細胞募集、增生，軟骨細胞的形成、分化、軟骨基質的鈣化，新生血管的形成、遷移.成骨細胞的形成，骨基質的形成、分化和鈣化，新生骨組織的改建和骨髓的再現。在此過程中，BMP-2的主要生物性作用是：（1）募集間充質細胞，并誘導其向成骨細胞或成軟骨細胞方向分化；（2）協同其他調節因子參與骨組織形成^[2]。

分子生物學研究表明骨折愈合是一個多種細胞生長因子參與調控的復雜過程，其中BMP-2在其中有著密切的關系。在張綱^[3]的bFGF、rhBMP-2 聚乳酸緩釋納米微球促進下頜骨骨折愈合的實驗中指出BMP-2 是骨折修復時的啟動因子，通過調控細胞核內相關基因的表達，誘導細胞的分化從而促進軟骨及骨的形成，其實驗結果bFGF-PLA-Ns 和 rhBMP-2-PLA-Ns 可以促進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細胞中 VEGF的高表達，從而加快下頜骨骨折的愈合。本研究結果充分表明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，納米凝膠制作技術成熟，具有很好的應用前景。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用BMP-2使其形成新的骨質從而達到骨折愈合的目的。

2.3 BMP-2與唇腭裂骨缺損的關系：

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，其群體發病率為1‰-2‰，不同國家發病率相差很大，在我國達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。自體骨移植修復是現在牙槽嵴裂修復的首選，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，但缺點是松質骨吸收率高，可達50%-100%。 在郁衛冬等老年唇腭裂患者應用BMP-2促進和骨愈合的研究中得出應用BMP-2治療老年人唇腭裂促進牙槽骨愈合而且比傳統的骨移植減少了發病率。目前腭裂的治療已由早期單純關閉裂隙.發展到語音訓練、硬組織缺損的修補、以及正畸治療和正頒手術等序列治療。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整復腭裂新骨形成的骨形態發生蛋白-2（BMP-2）表達分布規律的研究中發現，腭部牽張成骨與全身其他部位牽張成骨BMP-2表達還是有區別的。與其他部位相比，腭部牽張成骨的BMP-2表達持續上升期更長，因而峰值出現較其他部位更晚，可能是由于此處血運豐富，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，臨床對唇腭裂骨組織的修復研究不斷的深入。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治療中分別進行局部應用BMP-2和自體髂骨移植。經過6個月的比較發現低濃度（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。通過計算機斷層掃描術前和術后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，上頜高度修復率，和所形成的骨密度。結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與牽張成骨的關系：

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

一些研究表明了BMP在下頜牽引中有表達，在陳迎男^[6]的BMP-2和增殖細胞核抗原在兔下頜骨頜骨牽引中的表達的實驗顯示，BMP-2在兔牽張間隙的結蹄組織中有著很強烈的表達，在第一周的鞏固中，在結蹄組織的血管中有BMP-2的強烈信號，隨后這些信號在14-28天內慢慢減少直至消失。通過放射學和組織學研究在下頜牽引的鞏固期有著新骨的形成，重要的是發現了骨形成與BMP-2之間的關聯。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表達的變化，在鞏固期的第十四天發現了BMP-2的表達，BMP-2主要表達在骨膜、新骨的纖維基質、成纖維細胞以及很少分化的成骨細胞內。而且還證實了一般的頜骨牽張BMP-2的表達比快速頜骨牽引要好。牽張的不同速度的變化會導致頜骨牽引力學環境的變化就會導致BMP-2的表達。

對24只狗進行跨縫牽張成骨中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組合協同作用，在牽張成骨中顯著增強骨形成和重塑。還有，在羊的脛骨牽張成骨實驗中對用的牽張區多次注射rhBMP-2的效果。發現多次注射rhBMP-2可以優化骨小梁微體系結構的再生。牽張成骨在脛骨的應用也預示著頜面部的應用。在應用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轉入不同牽張速度的白兔的骨髓間充質干細胞中。其結果顯示基因治療中的應用rhBMP-2的修飾的骨髓間充質干細胞，促進新骨形成過程中下頜骨牽張成骨，有效地彌補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，關于BMP-2的成骨機制已經較明確，也已經應用于臨床，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年時間， 其有效性和安全性尚需大量的臨床試驗去進一步證實； 骨形態發生蛋白用于治療骨缺損等疾病及其骨形態發生蛋白的基因治療方法在動物實驗階段已初顯成效， 用于臨床還需進一步深入的研究；在口腔頜面部腫瘤方面，腫瘤的發生是一個多基因參與的、多因素介導的過程中的作用機制還沒有完全明確。需要我們進一步研究。在臨床治療BMP-2的運載和持續釋放是關鍵，尚需不斷改進； 其BMP-2成骨目標是最終能夠替代自體骨移植；毫無疑問， 隨著分子生物學、組織工程學的不斷發展及臨床的不斷探索， 相信 BMP-2在口腔頜面外科的應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

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

[2] 郁衛冬，等.骨形態發生蛋白-2在骨形成過程中的作用機制[J].中國臨床解剖學雜志，2000，18（1）：82～83

[3] 張綱，譚穎徽等.聚乳酸納米微球對兔成骨細胞增殖的影響[J].口腔醫學研究，2007，23（1）：772-774.

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[5] 黃洪章.唇腭裂病因學研究的新進展[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及意義[J]. 中國老年學雜志，2009， 7（19）： 201-204.