閆玉婷，李忻暢，田景瑞，梁永強(qiáng)#

1)華北理工大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院正畸科 唐山 063000　2)華北理工大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院 唐山 063000

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摻鍶10%透鈣磷石骨水泥修復(fù)兔下頜牙槽骨缺損的效果*

閆玉婷1)，李忻暢1)，田景瑞2)，梁永強(qiáng)1)#

1)華北理工大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院正畸科 唐山 0630002)華北理工大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院 唐山 063000

摻鍶透鈣磷石；骨缺損；堿性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子；牙槽骨；兔

目的：探討摻鍶10%的透鈣磷石骨水泥修復(fù)下頜牙槽骨缺損的效果。方法：家兔27只，隨機(jī)分成3組:透鈣磷石骨水泥組(DCPD組)、摻鍶10%透鈣磷石骨水泥組(摻鍶10%組)及空白組，每組9只。3組家兔雙側(cè)下頜牙槽骨均制備骨缺損，然后DCPD和摻鍶10%組分別植入透鈣磷石骨水泥和摻鍶10%透鈣磷石骨水泥，空白組缺損處不植入任何材料。于第4、8、12周時(shí)觀察離體標(biāo)本、CBCT結(jié)果，免疫組化法測(cè)定組織切片中b-FGF的表達(dá)。結(jié)果：CBCT顯示摻鍶10%組和DCPD組缺損區(qū)均完全修復(fù)，摻鍶10%組早于DCPD組，空白對(duì)照組缺損區(qū)未修復(fù)。4周時(shí)摻鍶10%組b-FGF的表達(dá)高于DCPD組(P<0.05)。結(jié)論：摻鍶10%透鈣磷石骨水泥可促進(jìn)軟骨形成和骨化過(guò)程，可用于修復(fù)下頜牙槽骨的缺損。

目前由外傷、腫瘤切除、感染、畸形導(dǎo)致的頜骨缺損越來(lái)越常見(jiàn)，對(duì)骨缺損修復(fù)材料的需求越來(lái)越多。在骨組織替代材料中，磷酸鈣骨水泥對(duì)骨再生具有重要的意義[1-2]，可根據(jù)生成物不同將其分為透鈣磷石(DCPD)和羥基磷灰石。DCPD與骨組織有相似的無(wú)機(jī)鹽成分，在生理?xiàng)l件下有較高的溶解度，能促進(jìn)新骨生成，亦可作為抗生素的載體應(yīng)用，但降解過(guò)快在很大程度上限制了其作為骨替代材料的臨床應(yīng)用。鍶(Sr)是人體內(nèi)必需的微量元素之一，大部分存在于骨骼和牙齒中。研究[3]表明，低濃度鍶具有很好的組織相容性和生物降解率，可促進(jìn)骨基質(zhì)的合成及成骨細(xì)胞的成熟和礦化，有利于骨骼重建和骨小梁數(shù)量的增加。鍶能在促進(jìn)骨形成的同時(shí)抑制骨吸收，維持骨量趨向增加的動(dòng)態(tài)正平衡[4]。因此，作者嘗試以低濃度鍶替代DCPD骨水泥中的鈣離子，形成新的修復(fù)材料摻鍶DCPD，觀察其修復(fù)牙槽骨骨缺損的效果，為臨床應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1　材料與方法

1.1骨水泥的制備DCPD骨水泥以β-磷酸鈣、一水磷酸二氫鈣(分析純，天津光復(fù)精細(xì)化工有限公司)為原料，加入適量抑制劑反應(yīng)而成；按鍶/(鍶+鈣)為10%在DCPD骨水泥中加入氯化鍶，生成摻鍶10% DCPD骨水泥；調(diào)拌入模形成骨水泥塊(華北理工大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院實(shí)驗(yàn)室)。一抗b-FGF購(gòu)自BD公司，批號(hào)為N.610072；SABC免疫組化試劑盒購(gòu)自武漢博士德生物工程公司。

1.2實(shí)驗(yàn)分組家兔購(gòu)買(mǎi)、飼養(yǎng)于華北理工大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心，實(shí)驗(yàn)經(jīng)華北理工大學(xué)倫理委員會(huì)審核通過(guò)。家兔均為雌性，4月齡，體重2.5 kg，同一環(huán)境飼養(yǎng)。將家兔隨機(jī)分為3組，分別為DCPD組、摻鍶10%組和空白組，每組9只，進(jìn)行雙側(cè)下頜無(wú)牙區(qū)牙槽骨缺損的制備[5]：家兔給予200 g/L烏拉坦5 mL/kg耳緣靜脈麻醉，兔側(cè)臥于手術(shù)臺(tái)，備皮，沿口角緊貼下頜骨上緣皮膚處作一長(zhǎng)約 15 mm切口，暴露雙側(cè)下頜牙槽骨門(mén)齒上端無(wú)牙區(qū)域(FTDI)并分離、保護(hù)頦神經(jīng)，分離骨膜，在頦孔前1 mm處順下頜骨向門(mén)齒方向做長(zhǎng)10 mm、寬4 mm、高3 mm的骨缺損。DCPD組和摻鍶10%組將消毒好的相應(yīng)水泥塊置于缺損處，分層縫合?？瞻捉M不植入任何材料。

1.4統(tǒng)計(jì)學(xué)處理采用SPSS 17.0進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。3組離體組織中b-FGF表達(dá)水平的比較采用單因素方差分析，兩兩比較采用LSD-t檢驗(yàn)，檢驗(yàn)水準(zhǔn)α=0.05。

2　結(jié)果

2.1大體觀察所有實(shí)驗(yàn)動(dòng)物術(shù)后恢復(fù)清醒，2 d后進(jìn)食正常，狀態(tài)良好，傷口無(wú)感染，未見(jiàn)紅腫、流膿等現(xiàn)象，所有修復(fù)體均未見(jiàn)排出體外。術(shù)后4周時(shí)，空白組缺損明顯，缺損區(qū)有少量纖維組織；DCPD組和摻鍶10%組骨缺區(qū)及周?chē)写罅坷w維組織包裹。術(shù)后8周時(shí)，空白組缺損區(qū)為凹坑狀，斷端不連續(xù)；DCPD組缺損大部分修復(fù)，表面不光滑、稍凹于邊界；摻鍶10%組缺損已基本修復(fù)，表面為光滑、連續(xù)的骨組織。術(shù)后12周時(shí)，空白組缺損區(qū)為口大底小的碗狀結(jié)構(gòu)，無(wú)骨性連接，斷端硬化,缺損長(zhǎng)度約為7 mm；余兩組表面外形良好，骨皮質(zhì)連續(xù)，與正常骨組織表現(xiàn)無(wú)差別。

2.2CBCT表現(xiàn)術(shù)后4周時(shí)，空白組缺損區(qū)邊緣清晰可見(jiàn)；DCPD組骨水泥未溶解吸收，且與骨組織交界清晰，密度明顯低于周?chē)墙M織；摻鍶10%組修復(fù)材料溶解充填缺損區(qū)，骨與材料交界模糊，密度低。術(shù)后8周時(shí)，空白組缺損底部及邊緣有一薄層密質(zhì)骨，未修復(fù)缺損外形；DCPD組缺損基本修復(fù)，但最外層骨皮質(zhì)并未連續(xù)，部分表面不光滑，內(nèi)層松質(zhì)骨密度低；摻鍶10%組缺損完全修復(fù)，表面光滑，皮質(zhì)骨連續(xù)，與正常骨組織結(jié)構(gòu)無(wú)異。術(shù)后12周時(shí)，空白組缺損未完全修復(fù)，僅有少量密質(zhì)骨形成，斷端硬化；余兩組骨缺損修復(fù)完全，恢復(fù)正常骨組織結(jié)構(gòu)。見(jiàn)圖1。

從上到下分別為:空白組、DCPD組、摻鍶10%組；從左到右分別為：術(shù)后4周、術(shù)后8周、術(shù)后12周。圖1　CBCT檢查結(jié)果

2.33組離體組織中b-FGF的表達(dá)情況b-FGF主要表達(dá)于骨小梁周?chē)撬栝g充質(zhì)干細(xì)胞、成骨細(xì)胞等的胞質(zhì)，陽(yáng)性表達(dá)時(shí)呈棕黃色。術(shù)后3組具體表達(dá)情況見(jiàn)圖2、表1。

A:空白組；B:DCPD組；C:摻鍶10%組；1：術(shù)后4周；2：術(shù)后8周；3：術(shù)后12周。圖2　3組不同時(shí)期b-FGF的表達(dá)情況(SP,×200)

表1　3組b-FGF陽(yáng)性表達(dá)部位MOD值的比較

*:與空白組比較，P<0.05；#:與DCPD組比較，P<0.05。

3　討論

實(shí)驗(yàn)選用家兔下頜牙槽骨制作缺損模型更貼合頜面外科遇到的臨床情況，空白對(duì)照缺損處12周并未修復(fù)，模型缺損為極限缺損，符合實(shí)驗(yàn)要求。DCPD是由β-磷酸鈣和一水磷酸二氫鈣加水化合而成，操作簡(jiǎn)單，材料易得。反應(yīng)過(guò)程中添加了焦磷酸鈉和乙醇酸，二者均能調(diào)控骨水泥的固化過(guò)程，可為長(zhǎng)時(shí)間的手術(shù)提供便利；并且酸根能抑制β-TCP粒子的溶解，減緩DCPD的降解，延長(zhǎng)鍶的作用時(shí)間。按鍶鈣比將氯化鍶摻入到反應(yīng)物中，經(jīng)檢測(cè)其以磷酸氫鍶的形式存在，即鍶替代DCPD中的鈣繼而刺激成骨，且當(dāng)DCPD降解吸收形成羥基磷灰石時(shí)，鍶在晶體中的位置并不改變。有研究[6]表明鍶的加入能增加羥基磷灰石的強(qiáng)度，該強(qiáng)度與鍶的濃度呈正相關(guān)。前期MTT實(shí)驗(yàn)[7]結(jié)果提示，鍶的濃度超過(guò)20%時(shí)，MC3T3-E1細(xì)胞計(jì)數(shù)較摻入濃度為5%和10%組顯著降低，因此此次實(shí)驗(yàn)DCPD中的鍶濃度選用10%。

b-FGF在人體組織包括骨基質(zhì)中廣泛存在，可以刺激未分化間充質(zhì)細(xì)胞增殖和分化, 促進(jìn)成骨細(xì)胞分裂[8], 刺激成骨細(xì)胞骨鈣素增加，加快骨的礦化。免疫組化結(jié)果顯示，早期缺損處有大量間充質(zhì)細(xì)胞充填，b-FGF在聚集的細(xì)胞中表達(dá)較強(qiáng)，8周和12周時(shí)表達(dá)明顯減弱，提示b-FGF主要作用于早期的成骨過(guò)程。摻鍶10%組在術(shù)后4周時(shí)b-FGF的表達(dá)高于空白組和DCPD組，表明以磷酸氫鍶形式存在的鍶在動(dòng)物體內(nèi)發(fā)揮了良好的誘導(dǎo)成骨的作用，可促進(jìn)早期成骨。羥基磷灰石等人工骨具有良好的成骨能力,作為支架具有骨傳導(dǎo)作用,但要成為理想的骨替代材料尚缺乏良好的骨誘導(dǎo)作用。該實(shí)驗(yàn)從大體結(jié)果到免疫組化染色結(jié)果均顯示摻低濃度鍶的DCPD具有較好的骨缺損修復(fù)效果。推測(cè)其原因有：鍶元素在體外細(xì)胞學(xué)實(shí)驗(yàn)中就表現(xiàn)出良好的刺激成骨細(xì)胞增殖和抑制破骨細(xì)胞分化的作用；隨著DCPD骨水泥的溶解吸收，鍶逐漸釋放到缺損區(qū)域，促進(jìn)成骨；釋放的鍶又能吸引其余部位的鈣入骨，誘導(dǎo)成骨。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，8周時(shí)DCPD組骨痂中存在較高比例的軟骨, 但同一時(shí)期摻鍶10%組已基本完成了軟骨內(nèi)成骨, 隨后b-FGF因子水平降低，無(wú)法再誘導(dǎo)軟骨基質(zhì)的鈣化。

總之，摻鍶10% DCPD骨水泥較好地修復(fù)了下頜牙槽骨缺損，結(jié)果可能與b-FGF表達(dá)增加有密切關(guān)系。然而，該實(shí)驗(yàn)并未對(duì)作用機(jī)制和具體作用信號(hào)途徑做更深研究。今后將從分子機(jī)制方面做進(jìn)一步研究，為臨床應(yīng)用提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

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(2015-11-12收稿責(zé)任編輯王曼)

Study of repairing rabbit mandibular alveolar bone defect with 10% strontium-containing brushite bone cement

YANYuting1),LIXinchang1),TIANJingrui2),LIANGYongqiang1)

1)DepartmentofOrthodontics,CollegeofStomatology,NorthChinaUniversityofScienceandTechnology,Tangshan0630002)CollegeofBasicMedicalSciences,NorthChinaUniversityofScienceandTechnology,Tangshan063000

strontium-containing brushite;bone defect;b-FGF;alveolar bone;rabbit

Aim: To evaluate the ability of repairing bone defect with 10% strontium-containing brushite bone cement(DCPD). Methods: Twenty-seven female rabbits were randomly allocated into three groups(n=9):DCPD group, doped 10% DCPD group(10% strontium), blank control group. Rabbits were defected in bilateral mandibular and implanted corresponding materials except the blank control group. The conditions of detached tissue, CBCT and the expression of basic fibroblast growth factor in biopsy tissue were investigated and recorded respectively in the fourth, eighth, and twelfth week. Results: CBCT indicated that defected parts of the two experimental groups were completely repaired, while the blank control group was not. The expression and distribution of basic fibroblast growth factor in the osseous tissue in 10% strontium group was much higher than the DCPD group in the fourth week(P<0.05). Conclusion: 10% DCPD may be helpful to promote cartilage formation and ossification process, which is supposed to be applied in bone-defect repair.

10.13705/j.issn.1671-6825.2016.05.015

，男，1971年7月生，博士，副教授，副主任醫(yī)師，研究方向：口腔正畸學(xué)，E-mail:lych810@foxmail.com

*河北省教育廳重點(diǎn)項(xiàng)目ZD2015016

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