外源性神經(jīng)生長因子促進種植體骨整合的研究進展

楊森程嬌綜述蔣練審校

(遵義醫(yī)科大學附屬口腔醫(yī)院口腔頜面外科，貴州 遵義 563000)

神經(jīng)生長因子(nerve growth factor，NGF)屬于神經(jīng)營養(yǎng)因子(neurotrophic factor，NTF)，不僅能夠調控中樞和外周神經(jīng)元的生長、發(fā)育及成熟，還能修復受損神經(jīng)。Eppley等在1991年使用外源性NGF修復兔下頜神經(jīng)缺損時，偶然發(fā)現(xiàn)NGF存在修復骨折潛能。次年便通過Onlay骨移植模型證明NGF具有促進骨移植物骨量維持的能力[1]。種植體周圍骨再生是一個復雜而動態(tài)的過程，涉及骨生理病理，但本質上是骨折愈合反應[2-3]。因此，在種植體骨整合領域中，外源性NGF的應用價值不言而喻，本文就目前相關研究進展進行綜述，現(xiàn)報告如下。

1 外源性NGF的生物特性

外源性NGF多分離自小鼠頜下腺，是一種生物活性蛋白，共有α、β和γ三種不同類型的蛋白質，各亞基間以非共價鍵結合形式形成α2βγ2，其分子量約為130 000，沉降系數(shù)為7 S。外源性NGF受體與內源性NGF受體相同。受體分為兩類，一類是高親和力受體TrkA，由原癌基因酪氨酸激酶(TK)家族編碼，可通過結合NGF來加強細胞的分化能力與存活能力，以此來介導NGF的生物學效應，屬于功能性受體。另一類是低親和力受體p75，腫瘤壞死因子受體(TNFR)超家族的成員，與NGF結合后的細胞學反應不明顯，主要是作為一種副因子調節(jié)TrkA對NGF的反應，放大TrkA與NGF的結合作用使二者在低濃度狀態(tài)下即可結合，同時對調節(jié)細胞凋亡和遷移作用顯著[4]。

2 外源性NGF促進種植體骨整合的途徑

2.1促進骨重建 骨整合是在相關因子的影響下種植體骨界面的成骨細胞(OB)與破骨細胞(OC)共同作用的改建過程。在成骨細胞中能夠檢測到NGF表達，補充外源性NGF可明顯增加成骨細胞活性并且直接參與修復骨創(chuàng)傷區(qū)域的損傷細胞[5-6]。外源性NGF可誘導骨髓間充質干細胞(BMSCs)成骨向轉化，同時，種植體周圍的血凝塊和分化的BMSCs本身又進一步促進了骨生長因子及NGF在該位點的釋放[7]，從而使早期種植體骨體積分數(shù)、種植體—骨接觸率及礦化沉積率達到最優(yōu)化。而BMSCs又可以轉分化為雪旺細胞表型，加速骨整合周圍神經(jīng)再生[8]。J.Y.Lee等[9]采用NGF供應種植體，研究NGF對下牙槽神經(jīng)損傷的功能再生及其對骨整合的影響，證明NGF可以同時促進骨再生和神經(jīng)再生。

2.2促進神經(jīng)生成 L.S.Corpas等[10]研究發(fā)現(xiàn)種植體周圍新形成骨內的哈弗氏系統(tǒng)中存在神經(jīng)纖維。王艷穎等[11]在組織學研究中也證明種植體周圍靠近種植體螺紋處的骨組織中存在有髓鞘和無髓鞘的神經(jīng)纖維，而后在動物體內進行的電生理實驗也證實了種植體周圍存在感覺神經(jīng)反饋通路。雪旺細胞(Schwann Cell，SC)具有NGF受體，在神經(jīng)再生中引導軸突生長的同時，又能合成分泌NGF和吸附分子，為神經(jīng)再生提供適宜的微環(huán)境。同時，髓鞘化SC能促使NGF和BDNF等因子的高表達；而非髓鞘化的SC則通過髓鞘化后促進SC的增殖和遷移[12]。研究[13]證明在口腔種植體中局部添加外源性NGF，能夠促進周圍神經(jīng)再生，明顯改善骨整合種植體的觸覺感知能力，即“骨感覺”。

2.3與神經(jīng)肽類物質相互作用 降鈣素基因相關肽(CGRP)存在于絕大多數(shù)血管神經(jīng)纖維內，被認為是一種有效的微血管擴張劑，能夠增強骨組織內新生血管的長入，是調節(jié)血管活動重要的肽能神經(jīng)纖維[14]。并且通過軸突反向傳遞至感覺神經(jīng)末梢，促進骨形成，抑制骨吸收。有研究[15]通過向人骨肉瘤細胞MG-63細胞中加載外源性NGF來檢測神經(jīng)肽的表達，結果發(fā)現(xiàn)外源性NGF能夠明顯上調MG-63細胞中CGRP的表達量，而MG-63細胞具有與成骨細胞高度一致的生物學行為，提示了外源性NGF促進骨修復的機制之一可能是通過上調CGRP的表達量來實現(xiàn)。J.Y.Lee等[9]證明了NGF能夠通過旁分泌方式刺激CGRP，促進種植體周成骨細胞產(chǎn)生白介素-6和胰島素樣生長因子-1，從而抑制破骨細胞骨吸收。

2.4促進血管生成 血管內皮細胞(ECs)在種植體骨整合中起著關鍵作用[16]。NGF具有血管生長因子樣功能，在不同鈦表面皆能提高血管內皮細胞增殖和基因的表達，且能夠直接作用于神經(jīng)元起保護作用，從而促進血管生長，促進種植體周圍的早期骨整合，并具有一定的抗炎作用[17]。血管生成是牙種植體骨整合和骨修復中的一個關鍵過程。血管內皮生長因子(VEGF)作為最重要的血管生成因子之一，能顯著促進鈦表面成骨細胞增殖和VEGF蛋白分泌[18]。有研究[16]通過NGF和VEGF共同處理內皮細胞，然后分別作用于表面經(jīng)噴砂或拋光處理的鈦種植體上，發(fā)現(xiàn)兩者能夠協(xié)同促進內皮細胞增殖，顯著上調血管生成和骨愈合能力。這也在Keren的大鼠坐骨神經(jīng)缺損模型中得以證實。

3 外源性NGF促進種植體骨整合的應用方式

3.1局部注射 目前，外源性NGF的應用途徑多為局部注射法，此給藥途徑直接、損傷小且能重復給藥。J.Zhang等[19]通過建立2型糖尿病大鼠脛骨鈦種植體模型，術后7 d給予大鼠肌內注射外源性NGF(0.4 μg/d)，發(fā)現(xiàn)局部注射外源性NGF能有效避免糖尿病大鼠種植體周骨結合不良的發(fā)生。姚洋等[3]通過建立小鼠股骨鈦種植體模型，在種植術區(qū)皮下多次局部注射1.4 μg/mL外源性NGF后，發(fā)現(xiàn)種植體周圍早期骨膠原成熟度明顯提前。張艷等[17]建立比格犬前磨牙牙周炎模型，拔牙后即刻種植并在種植體周圍骨膜下頰、舌側注射外源性NGF(1.0 μg/d)，連續(xù)注射2周后，發(fā)現(xiàn)牙周炎種植手術中局部應用外源性NGF同樣效果積極，不僅有效避免了牙周炎的不良影響，還能加速種植體周骨質形成，提高種植體骨結合率。

3.2緩釋載體 應用較多的緩釋載體有膠原類、聚乳酸羥基乙酸復合物(poly-lactic-co-gIycolic acid，PLGA)、殼聚糖類及微型滲透泵等，通過這些緩釋載體可以維持外源性NGF的生物活性并延長作用時間。黃峰等[20]在犬下頜骨行即刻種植手術，并在術區(qū)制作5 mm×3 mm×5 mm骨缺損，模擬即刻種植骨缺損的骨整合過程。以吸收性明膠海綿(GS)為載體植入NGF-GS(含NGF 10 μg)。術后第4周種植體骨結合率顯著提高，證明在即刻種植的骨結合早期GS作為外源性NGF的緩釋載體，能夠輔助外源性NGF長效作用于種植體周骨缺損區(qū)，促進新生骨形成礦化，從而使種植體骨整合時間明顯縮短。PLGA和殼聚糖均具有無毒、可生物降解等良好生物相容性特征，多用作藥物載體。高琦等[21]通過使用PLGA和殼聚糖兩種高分子載體材料分別運載外源性NGF，觀察比較二者對NGF的緩釋效能。結果顯示二者均可持續(xù)釋放NGF，但PLGA緩釋作用更優(yōu)，持續(xù)釋放時間更長(7周)，可控性更佳，更利于種植體周圍神經(jīng)損傷的修復。J.Y.Lee等[9]在犬下牙槽神經(jīng)損傷種植模型中植入微型滲透泵，發(fā)現(xiàn)能夠精確控制外源性NGF釋放，從而達到有效促進下牙槽神經(jīng)再生和種植體骨整合。

3.3新型種植體結構 J.Y.Lee等[22]在simpleline Ⅱ種植體(Dentium公司)基礎上設計出一種內部可加載緩釋載體的新型種植體，通過體外研究將NGF-肝素-纖維蛋白凝膠加載到新型種植體內部，觀察不同時間的釋放量及其生物活性，發(fā)現(xiàn)NGF生物活性可持續(xù)14 d以上，并且種植體周圍神經(jīng)再生明顯。在其后續(xù)動物體內實驗中，成功建立犬下牙槽神經(jīng)橫斷-修復模型后，于橫斷部位上方植入加載外源性NGF的新型種植體，證明其能精確控制NGF的釋放[9]，從而加快骨愈合，縮短修復時間。也有研究[23]報道將種植體表面進行噴砂、酸蝕、微氧化等處理后，浸潤在NGF磷酸鹽過飽和液中獲得含NGF的蜂窩狀涂層，這種通過改變種植體表面涂層結構來加載NGF，也能達到局部緩釋的目的，從而穩(wěn)定誘導種植體周神經(jīng)再生和新骨形成。國內學者張鵬等[24]便通過將羥基磷灰石(hydroxyapatite,HA)和NGF相結合，制備出HA-NGF復合涂層應用于鈦種植體表面，體外實驗證明其具有明顯的NGF緩釋作用，能夠有效提高種植體周骨整合效率。

4 問題及展望

種植體骨結合良好是牙種植手術成功的重要因素，種植體周圍神經(jīng)的存在，能促進種植體本體感覺。適當補充外源性NGF有利于種植體周骨愈合及周圍神經(jīng)的再生，縮短種植體骨整合時間，從而極大的提高了種植修復的成功率，減少缺牙時間。目前，通過局部注射、緩釋載體和制作新型種植體結構來加載外源性NGF，已成為當下促進種植體骨整合的新方法。雖然目前仍處于體外和動物實驗階段，但外源性NGF作為已通過美國食品藥品監(jiān)督管理局臨床認證的生長因子，后期的臨床應用前景非常可觀。

近年來，慢病毒載體在基因治療、功能基因組學和生物學研究等方面也引起了廣泛的關注，但NGF基因轉染在口腔醫(yī)學領域中的應用仍需實踐，且存在諸多待解決問題，如病毒轉染的安全風險。因此，構建一個安全高效的靶基因表達載體系統(tǒng)成為該領域的重要一步。