胰島素樣生長因子-1對骨質疏松大鼠種植體周圍骨組織的影響

朱 勇 唐成芳 王 峰 左艷萍 方遠鵬

(西安醫學院口腔醫學系，陜西 西安 710021)

胰島素樣生長因子-1對骨質疏松大鼠種植體周圍骨組織的影響

朱 勇 唐成芳 王 峰 左艷萍 方遠鵬

(西安醫學院口腔醫學系，陜西 西安 710021)

目的 研究胰島素樣生長因子(IGF)-1局部應用對骨質疏松(OP)狀態下種植體骨結合效果的影響。方法 采用4個月齡SD雌性大鼠行卵巢摘除術建立OP模型，并以未切除卵巢的大鼠作為對照(假手術組)。建模成功后，切除卵巢的大鼠隨機分為IGF-1組，OP組和雌二醇(E2)組，于右側股骨遠心端植入純鈦種植體,IGF-1組種植窩內局部應用含10 μg重組人胰島素樣生長因子(rhIGF)-1的明膠海綿，其余各組種植窩內放入空白明膠海綿。E2組皮下注射給予苯甲酸E2。術后8 w分別處死動物取股骨，制作脫鈣切片，形態計量學觀察種植體周結合骨板寬度、骨小梁寬度和骨小梁面積百分比。結果 IGF-1組種植體周結合骨板厚度、骨小梁寬度和骨小梁面積百分比顯著高于OP組，骨板結合寬度與E2組及假手術組無顯著差異，骨小梁寬度和骨小梁面積百分比與E2組無差異但顯著低于假手術組。結論 IGF-1局部應用可增加種植體周圍骨板厚度，骨板外周骨小梁寬度和骨小梁面積/視野面積百分比，有助于改善OP狀態下的骨結合。

胰島素樣生長因子；骨質疏松；種植骨

50歲及以上人群是種植修復的高需求群體，然而該年齡人群也正是原發性骨質疏松(OP)的高發人群。研究表明OP可降低種植體周圍骨量及種植體-骨結合率，從而可降低種植體的成功率〔1～3〕，因此增強OP患者種植骨結合是學界關注的焦點之一。胰島素樣生長因子(IGF)-1具有明顯的促進體內外成骨作用〔4,5〕，但其對OP狀態下，種植體骨結合的影響鮮有報道。本實驗擬采用骨形態和計量學觀察探討局部應用IGF-1對實驗性OP大鼠種植體周圍骨結合的影響。

1 材料與方法

1.1 動物及材料 4月齡未交配同批次SD雌性大鼠(第四軍醫大學醫學動物實驗中心提供的國家A級實驗動物)，體重250～280 g；直徑2 mm，長5 mm純鈦柱狀種植體(西北有色金屬研究院)；人重組胰島素樣生長因子(rhIGF,ProSpec-Tany),苯甲酸雌二醇(E2,上海通用藥業股份有限公司)

1.2 實驗方法 選用SD雌性大鼠20只，隨機分為卵巢切除組和假手術組，分別為15只和5只。卵巢切除組如以前手術方法建立OP模型〔6〕，局麻下切除雙側卵巢，假手術組進行假手術切除等大腹腔脂肪組織。建模成功后，卵巢切除組又分為OP組、IGF-1組和E2組等3組，每組5只。常規喂養8 w后，全麻下在各組大鼠右腿股骨遠心干骺端植入純鈦柱狀種植釘。IGF-1組在植入種植釘的同時在骨創內均勻加入含10 μg rhIGF-1的明膠海綿，其余各組加入等量空白明膠海綿。E2組于術后當日起給予苯甲酸E2皮下注射0.1 ml/kg，1次/3 d，其余各組每次注射等量的生理鹽水。8 w后處死各組大鼠。

1.3 取材、處理及形態學觀察 截取約1 cm長帶種植釘的股骨標本，剔凈肌肉、黏骨膜等軟組織后，4%多聚甲醛固定3 d，EDTA脫鈣3 w，小心去除種植釘，沖洗，脫水，常規石蠟包埋，并沿股骨長軸方向作經種植釘直徑方向的切片，常規HE染色。對各組切片種植體周骨組織進行形態學觀察。

1.4 骨組織形態計量學的測量 采用圖像分析軟件進行骨計量學分析，計算種植體周骨板厚度(CBLW)、骨小梁平均寬度(Trabecular Width,Tb.Wi,μm)、骨小梁面積/視野面積百分比(Trabecular Area.Tb.Ar,%)。

1.5 統計學方法 采用SPSS18.0軟件進行單因素方差分析。

2 結 果

2.1 形態學觀察 各組松質骨區域種植體周圍均有骨組織生成并環繞，但各組種植體周骨質厚薄不一。OP組種植體周骨質明顯纖細，甚至局部不連續，種植體周骨板外圍髓腔增大，骨小梁減少且相對變細。假手術組及E2治療組種植體周骨板較厚，管壁連續，骨小梁增多，小梁厚度相對較厚，骨髓腔較OP組明顯變小。IGF-1組種植體周骨板厚度增加較E2組更顯著，骨板連續，但厚度不甚均勻，骨板外周骨小梁數量及寬度較OP組有所增加，程度不及E2及假手術組。見圖1。

2.2 形態計量分析 OP組種植體周骨板厚度、種植體周骨壁外骨小梁平均寬度及骨小梁面積/視野面積百分比均顯著低于假手術組(P<0.01)；E2組和IGF-1組三項指標均無顯著差異(P>0.05)，但均高于OP組(P<0.05)；E2組與假手術組比較三項指標均無顯著差異(P>0.05)；IGF-1組與假手術組比較，種植體周骨板厚度無差異(P>0.05)，但骨小梁平均寬度和骨小梁面積/視野面積百分比相對較低(P<0.05)。見表1。

圖1 各組股骨種植釘周圍骨組織形態學觀察(HE，×40)

組別骨板厚度(μm)骨小梁平均寬度(μm)骨小梁面積/視野面積百分比(%)假手術組76.58±8.181)56.34±3.981)61.62±6.551)OP組35.61±5.9238.63±1.7044.20±4.02E2組71.46±9.711)53.26±5.181)58.66±6.081)IGF-1組79.44±10.111)47.65±3.931)2)53.60±5.541)2)

與OP組比較：1)P<0.05；與假手術組比較：2)P<0.05

3 討 論

OP是由于破骨和成骨的動態平衡被打破而導致的以骨量減少和骨的微觀結構退化為特征的骨代謝病變導致四肢軀干骨和頜骨的骨量減少，被認為是牙科種植修復的重要危險因素〔7〕。 Sakakura等〔1〕證實OP使已經達到骨整合的種植體周圍骨密度明顯降低，而Cho等〔2,3〕研究表明假手術組松質骨區種植體骨結合率和周圍骨量明顯降低。因而，作為種植技術全面推廣的當今，如何改善OP對骨整合的不利影響對牙科臨床具有重要的意義。

IGF-1已被證實具有明顯的促進體內外成骨作用，被認為可預防及治療老年性OP〔4,5〕。本課題組前期實驗證實OP頜骨局部的IGF-1表達降低〔6〕，然而局部應用IGF-1對OP狀態下種植體周圍骨組織愈合是否具有促進作用尚不清楚。本研究表明，IGF-1局部應用促進了種植骨創的愈合，可改善OP狀態下的種植體周圍骨結合。

雌激素替代治療是臨床上應用最多的絕經后OP治療方法，對提高OP狀態下種植體的骨結合也有良好效果〔8〕。本實驗表明IGF-1種植骨創內局部應用在短期內能達到與雌激素相當的促進種植體骨結合的效果，其作用可能與IGF-1促進新骨形成有關。研究發現〔4,9〕，IGF-1可明顯促進正常大鼠骨祖細胞的增殖和分化，增強堿性磷酸酶的活性和骨的礦化。Wang等〔10〕研究表明IGF-1局部應用可改善糖尿病大鼠種植體的骨結合效果。然而本實驗發現，IGF-1對松質骨區域骨板外周骨小梁寬度和面積視野百分比增強作用弱于未切除卵巢的OVX組。推測可能與IGF-1是局部刺激因子，對于IGF-1直接作用區域的促進成骨作用較強，對用藥鄰近區域成骨作用相對較弱有關。

本實驗結果表明，IGF-1可使OP大鼠種植體周圍骨板厚度增加，骨板外周骨小梁寬度和骨小梁面積/視野面積百分比增加，短期內達到與雌激素替代療法相當的效果，且應用方便，有助于改善OP狀態下的骨結合，但其長期效果是否理想以及能否改善用藥區域以外OP的狀態還不明確。

1 Sakakura CE,Giro G,Gonalves D,etal.Radiographic assessment of bone density around integrated titanium implants after ovariectomy in rats〔J〕.Clin Oral Implants Res,2006;17(2):134-8.

2 Cho P,Schneider GB,KrizanK,etal.Examination of the bone implant interface in experimentally induced osteoporotic bone〔J〕.Implant Dent,2004;13(1):79-87.

3 潘巨利,張福胤,齊東元,等.實驗性骨質疏松癥對種植體周圍骨量及骨結合的影響〔J〕.中華口腔醫學雜志,2000;35(5):362-4.

4 Hock JM,Gentrella M,Calais E.IGF-1 has independent effects on bone matrix formation and cell replication〔J〕.Endocrinology,1988;122(1):254-60.

5 張 強，蔡錦方，王 敏,等.絕經后婦女骨折與血清胰島素樣生長因子-I水平的關系〔J〕.中國老年學雜志,2004;24(4):188-9.

6 唐成芳,郭三萍,李曉紅,等.生長激素雌激素對去勢大鼠剩余牙槽骨內IGF-I表達的影響〔J〕.中國骨質疏松雜志,2007;13(6):393-7.

7 宋應亮.骨質疏松癥與種植體骨結合〔J〕.中華口腔醫學雜志,2010;45(12):734-7.

8 李亞男,王東勝,王照五,等.17β-雌二醇對骨質疏松狀態下牙種植體骨整合的影響〔J〕.中華老年口腔醫學雜志,2012;10(3):160-3.

9 Sakata T,Halloran BP,Elalieh HZ,etal.Skeletal unloading induces resistance to insulin like growth factor Ⅰ on bone formation〔J〕.Bone,2003;32(6):669-80.

10 Wang F,Song YL,Li CX,etal.Sustained release of insulin-like growth factor-1 from poly(lactide-co-glycolide)microspheres improves osseointegration of dental implants in type 2 diabetic rats〔J〕.Eur J Pharmacol,2010;640(1-3):226-32.

〔2015-08-29修回〕

(編輯 苑云杰/曹夢園)

陜西省科技廳資助項目(2015SF242)；陜西省教育廳科研課題(12JK0757)；西安醫學院校級課題(2009FZ6)

唐成芳(1977-)，女，副教授，博士，主要從事口腔修復學和頜骨骨質疏松研究。

朱 勇(1962-)，男，副教授，主要從事口腔頜面及耳鼻咽喉頭頸外科研究。

R783.4

A

1005-9202(2017)01-0044-03；

10.3969/j.issn.1005-9202.2017.01.019