1、中国药物与临床2013年12月第13卷第12期Chinese RemediesClinics，December 2013，Vo113，No12 类胰岛素样生长因子一1与明胶微球复合物 对兔下颌骨缺损愈合影响的实验研究 落全祥高莺李渡宇孙洋齐鸿亮 1545 【摘要】 目的探讨类胰岛素样生长因子1(IGF一1)与明胶微球(GMs)复合物对兔下颌骨缺损新骨形成 的影响。方法日本成年大耳白兔共27只，随机分成3组，各组均在一侧下颌骨体部制备一13 minx6 mm大小 的单侧皮质骨缺损模型，实验组于缺损区植入IGF一1GMs复合物，对照组植入GMs，空白对照组不作特殊处理。 术后4、8、12周每组各处
2、死3只获取标本行大体解剖观察、x线、骨密度测定、苏木素一伊红(HE)染色及骨小梁百 分比测定。结果HE染色显示实验组骨缺损早期(4周)见少量不成熟骨小梁、胶原成分及大量新生血管；8周 时，各组均可见成熟的骨小梁，实验组骨小梁粗大，板层状排列，对照组骨小梁明显少于实验组；12周时实验组 骨质基本接近成熟与正常骨质无明显分界。实验组骨密度及新生骨面积百分比在各时间点明显高于对照组和 空白组，差异有统计学意义。结论IGF一1GMs复合物能促进颌骨缺损早期修复，具有良好的生物相容性，有I临床 应用价值。 【关键词】类胰岛素样生长因子I；明胶微球；骨缺损 Effects of insulin-Hke g
3、rowth factor-1 and gelatin microspheres on repair of mandibular defects in rabbits LUO Quan-xiang,GA0 Yiny,LI Bo-yu,SUN rang,QI Hong-liang,Department ofStomatology,the First Hospital of Shanxi Medical University,Taiyuan 030001，China 【Abstract】0bjective To investigate the effects of insulinlike growt
4、h factor 1(IGF1)and gelatin microspheres (GMs)complex on new bone formation in rabbits with mandibles defectMethods Twentyseven adult Japanese white rabbits were，following construction of a 13 mm6 mm unilateral cortical bone defect at the mandible，random- ly assigned to be treated with implantation
5、of IGF一1GMs(experimental group)，empty GMs(control group)or nil mate rial(blank control group)，respectivelyThree rabbits were sacrificed at 4，8 and 12 weeks in each groupThis en tailed gross anatomical observations，Xray，bone densitometry，HE staining and measurement of the occupancy of tra- becular bo
6、neResults Pathological staining showed that，minor immature trabecular bone，collagen and massive an giogenesis were noted at the early stage in experimental group f4 weeks)At week 8，each group yielded marked OS teogenesis，as evidenced by a mature trabeeular bone with lamellar arrangements in the expe
7、rimental group yet signifi cantly less trabecular bone formation in the control groupAt week 12，the experimental group had a virtually mature bone formation with an unmarked boundary with normal tissuesThe experimental group also yielded a significantly higher bone mineral density and the occupancy
8、of new bone area at all time points compared with control group and blank control group(both PO05)Conclusion The IGF一1gelatin microspheres compound promotes early repair of mandible defects and has a preferable biocompatibility，suggesting that it is a promising material for future clinical ap plicat
9、ions 【Key words】Insulin1ike growth factor I；Gelatin microsphere；Bone defect 颌骨缺损与骨不连续不仅导致口腔颌面部器官 功能障碍。也会对患者的容貌和心理造成影响，同时 也增加了后继口腔修复治疗的难度，明显影响其生 存质量。因此骨缺损愈合速度和愈合程度对修复的 时机及效果很重要。影响骨愈合的因素很多，生长 因子在其中发挥很重要的最用。本实验旨在利用明 DOI：101 1655zgywyle201312009 基金项目：山西省科技厅科技社会发展项目(201303130157) 作者单位：030001太原，山西医科大学第一医院
10、口腔科 通信作者：齐鸿亮 胶微球(GMs)良好的生物相容性和缓释性能，持续 释放胰岛素样生长因子(IGF)一1，促进兔下颌骨骨缺 损早期愈合。为恢复颌骨骨缺损及功能重建的动物 实验及临床应用提供理论依据及参考。 1材料与方法 I1实验主要试剂及仪器：IGF一1冻干粉(Pepro Tech公司，USA)；固体明胶(国药集团化学试剂有 限公司)，25戊二醛、10甲醛、丙酮、无水乙醇、液 体石蜡均为分析纯(天津市北辰方正试剂厂)， MIAS一2000图像分析仪(四川川大智胜软件股份有 中国药物与I临床2013年12月第13卷第12期Chinese RemediesClinics，December 2
11、013，Vo113，No12 限公司)，FD一1冷冻干燥机(北京博医康技术公司)， Surgic XT牙科种植机(日本NSK公司)。 12实验动物及分组：成年Et本大耳白兔(山西医 科大学实验动物中心提供)共27只，雌雄不限，体质 量2530 ，随机分实验组、对照组、空白对照组。 1_3 IGF1GMs制备：采用乳化交联法制备空白明 胶微球然后将空白GMs加入三蒸水充分浸润溶 胀，离心(25oo rmin，15 min)，去除上清液，置于冻 干机冷冻干燥，1 kGycoy射线照射30 min消毒备 用。将500 IXl浓度为200 gL的IGFl溶液滴加 在50 mg经y射线消毒后的冻干GMs
12、上，pH=74、4 qC充分浸润、膨胀24 h后离心(1500 rmin，15 min)， 收集GMs后在无菌状态下冻干，封存，备用。 14手术方法及步骤：兔用苯巴比妥钠(100 mgkg) 经腹腔注射全身麻醉后，于一侧下颌备皮，常规消 毒，局部给予注射2利多卡因注射液，在右侧下颌 下缘做一长约4 cm的横形切口，切开皮肤、筋膜，分 离部分肌纤维，切开、剥离骨膜，暴露术区，用种植手 机在下颌骨制作一大小约13 mmx6 mm的单侧皮 质骨缺损，实验组于缺损处放置IGF1GMs，对照组 放置空白GMs，空白组不作特殊处理，分层缝合术 区，术后肌肉注射青霉素80万U l周预防感染，7 d后拆线。
13、15观察指标：各组分别在术后4、8、l2周随机处 死3只，取缺损侧下颌骨，标本置于10甲醛溶液 中固定24 h。大体标本观察：观察各组下颌骨缺 损区愈合情况，新生骨组织颜色与周围正常骨组织 的差异及各组之间的差异。x线图像分析：观察各 组骨缺损区新骨生长情况在影像学上的表现及各组 之间的差异。骨密度测量：对术后各组标本，在脱 钙前行骨密度测定。病理观察：标本用10中性 甲醛固定24 h后置于15乙二胺四乙酸(EDTA)中 脱钙68周，常规石蜡包埋，切片行苏木素一伊红 (HE)染色，在光镜下观察其成骨隋况。 16统计学处理：采用SPSS170统计学处理软件 对实验数据进行统计学处理结果采用x一s
14、表示，骨 密度结果采用单因素方差分析，新生骨面积百分比 结果采用重复测量设计的方差分析，P005为差异 有统计学意义。 2结 果 21大体观察：术后第4周，各组都有新生骨组织 生成。但尚未充满缺损区，且与周围组织界限清楚， 其中空白组缺损区有肉芽组织长人，新骨形成较少， 对照组新骨质软，中间可见小间隙；实验组新骨形 成，质地较对照组硬。8周时，空白组与对照组可见 暗红色骨质充满于缺损区质软，与正常骨组织颜色 略有差异；实验组色泽与周围骨组织基本一致，质地 较周围骨质略软，但较对照组硬。12周时，各组骨缺 损区基本充满，颜色、质地与周围骨相近，边界不清。 22 x线表现：术后4周：实验组缺损边缘
15、及中央 可见不规则的高密度骨痂影；对照组及空白组骨缺 损区边缘密度稍增高中央区透射影像较明显。术 后8周：各组骨缺损区高密度影范围明显扩大，实验 组缺损中央可见云雾状骨痂影。术后12周：实验组 骨密度与周围骨组织相近，对照组和空白组隐约可 见模糊的骨缺损区影像。 2_3骨密度检测：术后各组不同时间骨密度值结果 见表1。实验组在4、8、12周的骨密度值显著高于对 照组，差异具有统计学意义(P005)。而对照组和空 白组差异无统计学意义 表1 各组术后不同时间骨密度值(；螂) cm 注： 与对照组和空白组比较P005 24组织学观察：术后4周实验组骨缺损处可见骨 小梁排列不规则，短而细，周围充满肉
16、芽组织及炎性 细胞；对照组及空白组骨小梁数量明显少于实验组， 并且与周围骨质连接不紧密，其间可见不规则空隙。 术后8周时，各组缺损处均可见新生骨组织生成，实 验组可见成熟的骨小梁密集粗大，成熟骨小梁成板 层状，其间可见哈弗系统：对照组和空白组成熟骨小 梁较细。缺损l2周时。实验组骨质基本接近成熟， 与正常骨质无明显分界：对照组和空白组缺损区骨 小梁尚可见未成熟区 25新生骨面积百分比计算结果分析：各标本在不 同层次共取3张切片，置于显微镜下(100倍)观察， 每张切片随机取3个视野采集图像后于MIAS2000 图像分析系统中计算新生骨小梁面积占视野面积的 百分比。结果显示术后各个时间点实验组的
17、新生骨 面积明显多于对照组和空白组，差异有统计学意义， 而对照组和空白组相比，差异无统计学意义，见表 2。 3讨 论 IGF一1是一种与胰岛素结构相似由70个氨基 中国药物与临床2013年12月第13卷第l2期Chinese Remedies&Clinics，December 2013，Vo113，No12 表2各组术后不同时间新生骨面积()比较( ) 注：啕 对照组和空白组比较PO05 酸残基组成的碱性多肽，它可以加快成骨细胞有丝 分裂和骨基质的合成，也可以通过调节成骨细胞和 破骨细胞的功能影响骨组织改建_1。国内外一些学 者在体外研究发现，一定浓度的IGF一1能明显促进 成骨细胞的增殖，增
18、强碱性磷酸酶的活性，影响细胞 外基质的产生，并对一些引起其凋亡的因子有抑制 作用【2_。动物体内研究发现将IGF1持续注射在骨 组织中可使成骨细胞数目、骨小梁数量、密度明显增 加，此外骨胶原肽、骨钙素等也显著增多3l。在IGF1 基因剔除的小鼠中发现骨小梁的形成和矿化均减 少4。但是有学者报道生长因子局部应用在组织中 具有易逸散和变性，半衰期短，过量输入有潜在的毒 性和致癌性等缺点，目前尚未实现临床应用。为了 克服这些缺点。研究者们设想利用缓释材料解决这 一难题并取得了一定成果。Toung等 将I型胶原凝 胶包裹IGF1修复鼻骨缺损发现骨组织修复较正常 明显加快。Srouji等 用持续释放IG
19、F一1的骨诱导性 的水凝胶支架用于大鼠下颌骨缺损，通过x线和组 织形态学分析显示，实验组大鼠较对照组新骨形成 和钙化骨量明显增加。Meinel 研究证实局部持 续向组织中泵人低浓度的IGF一1可以促进骨缺损 和骨折患者的愈合。 明胶是一种天然的动物胶原提取物。有保护小 分子蛋白的作用，明胶与一些生长因子如血管内皮 生长因子、碱性成纤维细胞因子具有相反的电性，可 通过电荷吸引吸附细胞因子。明胶载体不仅能够保 护细胞因子的生物活性而且还可通过渗透、扩散和 基质本身的溶蚀调控细胞因子释放速率，此外其生 产工艺也比较简单。Chen等IS研究证实IGF一1应用 右旋糖酐GMs持续释放IGF一1可促进牙周
20、组织再 生。但将GMs持续释放IGF1应用在动物体内骨组 织缺损修复的研究目前尚少。 本实验研究发现在4周、8周、l2周大体观察骨 缺损处无论从颜色、质地还是边界清晰度方面都不 同与对照组。组织学染色可清楚地看到新骨形成的 情况，表明在骨缺损早期(4周)主要有肉芽组织、纤 维组织及大量成骨细胞：实验组见少量胶原成分及 大量新生血管。缺损8周时，2组均有成骨现象，实 验组已见少量成熟骨质，且胶原成分多于对照组。 缺损12周时实验组骨质基本接近成熟。与正常骨质 无明显分界，这表明实验组成骨速度及新生骨质成 熟度均高于对照组。表明IGF一1GMs复合物能促进 骨缺损处骨组织再生。影像学检查更直观地说
21、明了 这一观点。从对骨密度和新生骨面积等半定量分析 也发现在4、8、12周实验组均明显高于对照组，而对 照组与空白对照组之间无明显差别。这也证明了 IGF一1GMs在骨缺损愈合中的作用。 本实验研究结果克服了单独应用IGF1的不足 之处，为如何早期促进骨缺损修复提供新思路和相 关实验依据。但对于在动物体内GMs释放IGF一1的 速率、GMs具体的降解时间及IGF1的精确浓度还 有待于进一步研究。 参考文献 1Celiker R，Arslan S Comparison of serum insulin-like growth factor-1 and growth hormone levels
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