不同生長因子在骨再生修復中的作用研究進展

付冬梅，王　拓，陳紅亮，孫　勇

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不同生長因子在骨再生修復中的作用研究進展

付冬梅，王拓，陳紅亮，孫勇

[關鍵詞]骨再生；生長因子；牙槽骨；修復；研究進展

作者單位: 646000四川瀘州，四川醫(yī)科大學口腔醫(yī)學院（付冬梅，王拓）；成都軍區(qū)機關醫(yī)院口腔科（付冬梅，王拓，陳紅亮，孫勇）

在口腔種植中，拔牙后牙槽嵴吸收是普遍現(xiàn)象[1]，這是由于拔牙后缺乏生理性的刺激，牙槽骨逐漸萎縮和吸收[2]，長期如此將導致牙槽骨三維空間的不足，不利于后期種植義齒修復。Tom1in等[3]研究表明，拔牙后前3個月的愈合期中，牙槽嵴的高度損失最小1 mm，寬度損失大約4～6 mm，并可能導致軟組織、骨組織畸形，影響修復。雖然大多數(shù)學者認為牙槽嵴的吸收是不可避免的，但如何最大限度減少骨組織的吸收仍是目前研究的熱點[4]。

牙槽骨是一個動態(tài)的、高度血管化的組織，有自愈的能力。生理條件下的骨再生是一個極其緩慢、復雜的過程[5]，是一系列趨化因子、細胞增殖、基質(zhì)合成和分化在時間上有序調(diào)節(jié)的過程。傳統(tǒng)的手術治療雖然取得了可觀的療效，但是也有其缺陷和局限性。組織工程骨的出現(xiàn)為骨再生帶來一線生機，從骨的生成機制出發(fā)，如何在時間上控制各種不同生物活性的生長因子在骨愈合的不同階段發(fā)揮作用，如何恰當使用各種生長因子誘導調(diào)控成骨種子細胞向成骨方向分化，以用于骨再生、骨重建，模仿自然骨生成過程[6]，已成為研究熱點。本文針對不同生長因子，包括骨形態(tài)發(fā)生蛋白9（bone morPhogenetic Protein 9，BMP9）、轉化生長因子β1（tansforming growth factor，TGF-β1）、成骨細胞特異性轉錄因子（Osterix，Osx）、血管內(nèi)皮細胞生長因子（Vascu1ar endothe1ia1 growth factor，VEGF）的研究進展做一綜述。

1　BMP9

BMPs屬于轉化生長因子β超家族成員，是一組具有類似結構的高度保守的分泌型多功能蛋白[7]，在細胞黏附、增殖、分化，骨骼發(fā)育和骨組織形成中發(fā)揮重要作用。目前發(fā)現(xiàn)人BMP家族至少存在40種成員（被證實的有15種）[8]，其中BMP2、BMP4、BMP6、BMP7和BMP9能有效地在體內(nèi)和體外誘導間充質(zhì)干細胞向成骨分化。BMP9是近期研究發(fā)現(xiàn)成骨誘導能力最強的細胞因子之一[9]，2009年Kang等[10]指出，BMP9的發(fā)現(xiàn)為促進成骨干細胞增殖分化、骨再生和制作高效成骨植骨材料提供了重要的幫助，從此引起人們廣泛的關注。2010年盧小娟等[11]報道，重組腺病毒介導的BMP9對橈骨骨缺損后的成骨修復作用強于BMP2。2011年趙丹等[12]報道，BMP9可以促進間充質(zhì)干細胞C3H10T1/2定向成骨分化。2012年黃恩毅等[13]通過在體外、器官培養(yǎng)和體內(nèi)3個層面上研究GH和BMP9對間充質(zhì)干細胞成骨分化的影響，得出BMP9能有效促進骨生成，且與生長激素存在協(xié)同作用。隨后徐靜[14]、李麗[15]等相繼觀察到BMP9可誘導成骨細胞分化。2015年賀引等[16]報道，聯(lián)合VEGF可明顯增強BMP9誘導C3H10T1/2細胞成骨分化能力。由此可見，BMP9在骨修復過程中起著重要作用，且多數(shù)學者研究報道一致，BMP9促進骨再生與其濃度相關，適當濃度可有效促進骨再生修復過程。

2　TGF-β1

TGF-β1是細胞和組織中最豐富的TGF-β成員，是骨組織細胞的重要生長調(diào)節(jié)因子[17]，可協(xié)同BMP9誘導成骨作用，但作用方式有待闡明。李新等[18]在2011年通過觀察32只成年大耳白兔下頜骨牽張成骨的研究，發(fā)現(xiàn)TGF-β1在牽引成骨區(qū)的表達明顯增強。隨后何小川等[19]報道，基因治療能促進轉化生長因子β1的表達，促進牽引區(qū)細胞基質(zhì)的形成和新骨生成。柏彬、陸耀宇等[20-21]通過不同實驗得出，在骨缺損修復過程中，TGF-β1與其他生長因子有良好的協(xié)同作用。2014年陳誠等[22]報道，不同濃度TGF-β1對骨髓間充質(zhì)干細胞增殖起到不同的促進作用，且濃度為150 ng/L時增殖速度最快。張安美[23]發(fā)現(xiàn)，TGF-β1濃度為0.5 ng/m1時增加骨鈣素的表達，而在10 ng/m1時則相反。由此可見，TGF-β1能促進成骨，且與濃度有關，同時能與其他生長因子協(xié)同作用。

3　Osx

Nakashima等[24]在2002年首次發(fā)現(xiàn)Osx，其隸屬于SP/XKLF家族，是一類含鋅指結構的轉錄因子。它在前成骨細胞向成熟的成骨細胞分化以及成骨細胞的標志基因表達中，都起到了非常重要的作用，且只在成骨性質(zhì)細胞中特異性表達[25]，Koga等[26]研究發(fā)現(xiàn)，Osx能與激活T細胞核因子形成復合物，協(xié)同促進成骨細胞骨形成。Tu等[27]在動物實驗證明，植入表達Osx的干細胞比植入表達其他骨特異性基因的干細胞更能促進骨組織再生。韓旻軒[28]在大鼠的正畸牙齒移動的動物模型中發(fā)現(xiàn)，牙槽骨和牙骨質(zhì)周圍見大量Osx陽性細胞，認為Osx參與了牙周組織的改建活動，并與新骨的形成有密切關系。陳思旭[29]觀察Osx對骨量和骨生長的調(diào)控作用，觀察到Osx敲除小鼠脊柱發(fā)育嚴重障礙，出現(xiàn)脊柱側彎等畸形。

4　VEGF

VEGF是主要的成血管因子，可調(diào)節(jié)內(nèi)皮細胞遷移、增殖及毛細血管生成，同時還能提高成骨細胞的活性，促進軟骨內(nèi)成骨[30]。賀晉棟等[31]報道，VEGF mRNA在成骨細胞內(nèi)穩(wěn)定表達。楊慶秋等[32]通過觀察新西蘭大白兔左側橈骨中段骨干缺損模型中VEGF的表達，發(fā)現(xiàn)VEGF可能在骨折愈合的過程中起重要作用。王占義等[33]通過研究24只日本大耳兔下頜骨骨折愈合過程中VEGF的變化規(guī)律及其作用，觀察到VEGF在骨折愈合過程中高表達，且具有時間依賴性。另有研究得出，Bio-Oss骨粉復合VEGF修復骨缺損的成骨效果理想，明顯優(yōu)于單純Bio-Oss的成骨效果[34]。

大多數(shù)學者的研究證明，骨再生修復過程中最主要的因子為成骨因子和成血管因子。骨形態(tài)發(fā)生蛋白和血管內(nèi)皮生長因子是骨重建過程中，骨生成和血管生成主要的調(diào)節(jié)者[35]。多數(shù)研究表明，聯(lián)合使用成骨與成血管生長因子比單獨使用其中一種具有更好的成骨效果。但是，如何控制外源性成骨和成血管生長因子的釋放劑量，是治療策略的關鍵問題[6]。

5　其他生長因子

骨的修復和再生是多因素共同調(diào)節(jié)的過程，本文未詳述的其他生長因子，如白細胞介素-17在骨質(zhì)破壞反應中對破骨細胞的活化和骨吸收均發(fā)揮著重要作用[36]；成纖維細胞生長因子9在骨骼發(fā)育早期促進軟骨細胞肥大，在骨骼發(fā)育后期調(diào)節(jié)血管化和成骨過程[37]；此外，白細胞介素-1β、白細胞介素-4、白細胞介素-6、腫瘤壞死因子、血小板源性生長因子及胰島素樣生長因子等，均能有效促進成骨[38]。其他諸多生長因子促進骨再生修復在理論上也具有一定的可行性，而臨床應用研究相對較少。

目前關于生長因子與理化刺激以及與中醫(yī)中藥聯(lián)合應用促進成骨再生修復的研究，國內(nèi)外報道較少[39]。目前多數(shù)生長因子協(xié)同修復骨缺損的作用機制尚不明確，各生長因子及其與骨替代材料復合物是否可以應用于臨床，有待進一步研究和驗證。隨著組織工程骨的深入研究，實現(xiàn)調(diào)控各種生長因子符合嚴格的時間格局和空間格局表達的智能生物支架，具有巨大的應用前景，從而有利于骨組織的快速再生。

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收稿日期：（2015-11-30）

通訊作者：孫勇，E-mai1：2623457656@qq.com

基金項目：全軍“十二五”科研面上課題（CWS11J024）

文章編號1004-0188（2016）02-0219-03

doi:10.3969/j.issn.1004-0188.2016.02.042

中圖分類號R 782.13

文獻標識碼A