转化生长因子-β对牙种植体骨结合的影响

袁 晟综述，张志宏审校

0 引 言

TGF-β是一组蛋白超家族，由2个结构相同或相似，相对分子质量为12500的亚单位，借助4个链内二硫键和1个链间二硫键连接而成。目前发现存在5个亚型。TGF-β在机体的免疫调节、细胞生长和分化、细胞外基质的合成和贮存等方面均发挥十分重要的作用［1－2］。

1 TGF-β对骨组织的生物学作用

几乎体内所有组织、细胞都含有TGF-β，且以骨组织、血小板和软骨中含量最为丰富，骨组织中TGF-β来源于成骨细胞、破骨细胞、骨细胞、软骨细胞，其中又以成骨细胞产生最多。骨组织中的生长因子可调节局部细胞间的代谢，介导激素对细胞的影响，从而促进骨的生长发育和愈合修复。

1.1 TGF-β对成骨细胞作用的研究 TGF-β可促进成骨细胞增殖和分化，促进成纤维细胞分泌纤粘素和胶原，对骨细胞的生长、分化和免疫功能都有重要的调节作用。成骨细胞可通过分泌TGF-β促进前成骨细胞的增殖和分化，并诱导自身表达骨保护素(osteoprptegerin，OPG)，进而进行自我调节。

Summer等［3］通过动物实验研究表明TGF-β具有加速骨折愈合、引导颅骨缺损愈合、加速脱矿骨引导成骨、加快喷陶种植体的固定和刺激骨小梁骨化和骨皮质形成等作用。Gerhard等［4］将大鼠胫骨折断后，使用含有TGF-β1的生物可降解聚乳酸涂层材料植入骨折端处，该涂层可以缓慢释放TGF-β1，在24和48 d后通过生物力学测量发现实验组骨折后最大负载强度及抗扭曲度值明显高于对照组。

Simpson等［5］在体外实验研究中将人股骨头上取下的松质骨切碎后，放入含有15 μg/ml的TGF-β3的培养液中培养，14 d后发现存活的骨细胞明显高于对照组。Bosetti等［6］将人膝关节组织中的骨小梁片段植入到培养液中培养24 d，实验组中加入浓度为 0.1 μmol/L 的 TGF-β，24 d 后实验组成骨细胞增殖程度明显高于对照组。Zhang等［7］从60岁以上人骨片段中取得的成骨细胞培养于含有浓度0.2 μg/ml的TGF-β1培养液中，经过1～2周传代后，植于钛片表面生长2周后行逆转录聚合酶链反应(RT-PCR)检测发现实验组碱性磷酸酶的表达增加了81%，骨涎蛋白表达增加45%，高于对照组，4周后进行钙含量检测发现实验组钛片表面成骨细胞形成的钙化结节明显大于对照组，提示TGF-β1促进了钛片表面成骨细胞的分化和矿化。

1.2 TGF-β对破骨细胞作用的研究 破骨细胞起源于造血干细胞，在巨噬细胞集落刺激因子(macrophage-colony stimulating factor，M-CSF)存在的条件下，受体活化剂配体(Receptor activator of nuclear factor kappa-B ligand，RANKL)是破骨细胞分化的主要诱导剂。RANKL是诱使破骨细胞分化的关键，促使破骨细胞前体融合为多核细胞并活化破骨细胞。TGF-β既能抑制破骨细胞的活性，也可以刺激成骨细胞的合成作用以补充破骨细胞对骨的溶解。很长时间以来，人们普遍认为TGF-β是强有力的骨吸收抑制剂，可以有效抑制破骨细胞的增生和融合。但是研究表明，在体外没有基质细胞存在的情况下，TGF-β 也可以促进破骨细胞的分化［8－11］。

Kale 和 Vaidya 等［8－9］研究发现低浓度的 TGF-β可刺激造血干细胞的增殖，而在较高浓度时抑制造血干细胞的增殖。Takai等［10］发现低浓度的TGF-β可以增加破骨细胞RANKL的活性并提升M-CSF的水平，使OPG与RANKL结合，从而活化破骨细胞。Koseki等［11］研究发现外源性 TGF-β 在无基质细胞存在的条件下能诱导破骨前体细胞分化为成熟的破骨细胞，说明TGF-β是破骨细胞分化的一个重要的因素。

2 TGF-β在牙种植体周围组织骨形成中的作用

种植体植入后与骨组织理想的结合状态是骨整合，骨整合的建立是种植体成功的关键。近年来已有多方面的研究报道了TGF-β对种植体骨结合的影响。

2.1 种植体植入后TGF-β的表达 Pietruski等［12］研究种植体植入后血清中TGF-β的表达，种植术后第1天TGF-β浓度较术前有显著升高，4个月后浓度下降，但仍高于手术前。提示种植体植入后造成的组织损伤可引起 TGF-β的释放。Schultze等［13］通过对11例全口缺失的患者行种植覆盖义齿修复的研究发现:患者牙龈黏膜中TGF-β1的 mRNA水平在种植后的4个月显著上升，在此之后逐渐降低至正常水平。他们认为TGF-β是一种抗炎因子，在种植体植入后由于局部的创伤使巨噬细胞和抗原提呈细胞产生细胞因子，由Th1细胞释放TGF-β，并与其他抗炎因子一起共同参与种植体周围组织的免疫反应。TGF-β能够诱导牙龈成纤维细胞的生长和黏附，并抑制趋化因子受体的表达。并认为在种植体植入后TGF-β水平的提高可以增加细胞外基质的矿化以及成纤维细胞的增殖，有助于加快种植体周骨结合的形成。

2.2 TGF-β促进种植体周骨结合的作用机制 在种植体植入后，由于毛细血管的破损而在种植体周形成血凝块，创口愈合首先进入炎症期，这一阶段大约持续0.5～24 h，在此期间炎性细胞在种植体－骨结合面产生活化作用，释放大量的生长因子，其中以TGF-β促进创口愈合的作用最为重要［14］。在这个过程中，TGF-β可以促进骨组织细胞外基质的生成，包括纤维连接蛋白、胶原蛋白以及蛋白多糖等，这一促进作用一直持续至细胞外基质分化的完成。在此之后，附着在种植体表面的红细胞、纤维蛋白以及血小板参与调节成骨细胞的增殖与分化。Meyer［15］和Janssens［16］通过研究认为种植体表面的成骨细胞于种植术后24 h开始生成，TGF-β参与诱导成骨细胞分化和迁移从而加速新骨的构建。

2.3 TGF-β对骨结合影响的实验研究 TGF-β能促进成骨细胞分化和增殖，促进成纤维细胞分泌黏液素和胶原，并能抑制破骨细胞的活性TGF-β以潜在的活性形式贮存于细胞外基质中，通过TGF-β受体结合发挥生物学作用，它既可增加某些基质蛋白的合成、吸附纤溶酶原，同时又抑制纤溶酶原激话剂的活性。近年来大量试验报道TGF-β能有效促进种植体周围骨形成［17－20］。Clokie 等［17］在猪下颌骨植入种植体，在实验组受区预先注入载有TGF-β1(10.5μg/颗)的凝胶，6周后发现实验组骨种植体平均接触面积是 41.86%，明显高于对照组的24.60%。Lamberg 等［18］使用 TGF-β(28μg/颗)做涂层的种植体植入狗的肱骨，结果发现骨生长量是对照组2.5倍，缺隙处骨生长量高于对照组30% ～110%。Tielinen 等［19］将含有 TGF-β1(50μg/颗)涂层的种植体植入大鼠股骨，通过实验发现TGF-β1在术后2～4周对骨生成发挥重要作用。Vehof等［20］使用涂有 TGF-β1(2μg/颗)的种植体植入兔颅骨内，8周后发现种植体周97%空隙内已有新骨形成，而对照组只有54%，提示TGF-β能够促进种植体周骨形成。

2.4 TGF-β的应用前景 近年来，TGF生物复合体在种植中的应用成为研究的热点。Nikolidakis等［21］认为TGF生物复合体的应用能够显著提高种植体周新骨生成，增加种植成功率。Plachokova等［22］将表面涂有 TGF-β-PLGA/Cap 复合载体的种植体植入大鼠颅骨内，8周后发现新骨生成量增加18.5%，显著高于对照组的7.21%。此外，有资料显示大剂量的使用TGF-β可能会引起肝脏和肾脏的毒性［23－24］。Ledbetter［23］和 Kelly 等［24］在体外实验研究中发现大剂量应用TGF-β可导致肝脏疾病、肾纤维化以及肾功能的下降，因此目前在临床上大剂量的应用TGF-β还难以实现，在后续研究中尚需寻求出合适的应用剂量。

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