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【骼瑞文献8】富血小板纤维蛋白联合天然煅烧骨对颅骨缺损修复作用研究

【骼瑞文献8】富血小板纤维蛋白联合天然煅烧骨对颅骨缺损修复作用研究

2022/09/24

00

划重点

     天然煅烧骨修复材料(骼瑞)对颅骨缺损修复和引导骨再生有明显促进作用,富血小板纤维蛋白(PRF)可显著促进骼瑞对骨缺损修复疗效,联合治疗对骨缺损修复有良好的应用前景。




01

基本信息

关键词:天然煅烧骨;富血小板纤维蛋白;颅骨缺损;骨移植;疗效

作者:陈铁楼 ,张新海,许兵 ,徐东升,王世峰,秦卫民,刘进 ,王海彗,王晓熙,任正波

作者单位:海军军医大学第一附属医院全军口腔中心牙周科, 上海(200081);海军军医大学第一附属医院精准医学中心, 上海(200081);同济大学化学系,上海(200081);上海宝山区中西医结合医院口腔科,上海(200081);海军军医大学海军医学研究所高气压和生理重点实验室,上海(200081);海军军医大学第一附属医院病理科,上海(200081).

刊名:口腔医学

年,卷()201811月第38卷第11

所属期刊栏目:论著

分类号:R782.4

基金项目:上海市卫计委面上项目(20134418);中国人民解放军总后勤部面上项目(CHJ13J035)

页数6

页码970-975

doi10.13591/j.cnki.kqyx.2018.11.003


02

摘要

目的  探讨富血小板纤维蛋白(Platelet rich fibrinPRF和天然煅烧骨Calcined natural bovine bone CBB对颅骨缺损修复疗效,为骨缺损修复提供依据。

方法  选18只成年兔在颅骨左右侧分别制作10mm直径大小圆形骨缺损,分为实验1组(植入CBB)、实验2组(植入PRF和CBB)和对照组(不植骨)。在术后4周、12周、20周取颅骨标本,分别行甲苯胺蓝染色、四环素荧光染色、影像学CT测定各组骨缺损区新骨形成面积、成骨速度、移植物吸收和骨密度值。

结果  在术后4周、12 周和20周时实验1组和实验2组新骨形成速度、成骨面积、成骨钙化程度及骨密度值均大于对照组;实验2组成骨面积和骨密度大于实验1P<0.05,中央网孔内成骨明显;对照组在12周和20周新骨形成明显减少。  

结论  天然煅烧骨修复材料(CBB)对颅骨缺损修复有明显疗效,富血小板纤维蛋白(PRF)可促进CBB对骨缺损修复作用,可能与PRF的骨诱导作用有关。




03

前言

  口腔颌面部骨缺损发病率较高,如牙周炎引起的骨缺损是牙齿缺失的主要原因,而各种创伤引起的颌面部骨缺损,更直接影响人体健康功能和美观, 因此骨缺损的修复一直是研究热点。由于自体骨来源受限,而去除了有机成分的异种骨修复材料降低了免疫排斥反应,且来源较广,受到了广泛青睐。 天然煅烧骨Calcined natural bovine bone CBB)有效成分为羟基磷灰石,具有良好的骨传导能力,被广泛应用于临床[1] ,研究发现,国产CBB修复材料( 骼瑞骨粉)对动物骨缺损修复有一定作用[2]Dohan[3]发现富血小板纤维蛋白(Platelet rich fibrinPRF可促进骨再生,对骨缺损修复有治疗作用,与PRF中富含血小板和生长因子有关。但有关PRF联合CBB对骨缺损修复作用及机制尚缺乏有效证据。因此本文选取CBB联合PRF用于实验性骨缺损修复,以探讨其在骨缺损修复中疗效,为其临床应用提供依据。


04

资料和方法

1.1  实验材料及仪器

       天然煅烧骨修复材料(CBB)(骼瑞,陕西瑞盛生物科技有限公司),便携式高速涡轮牙钻机(上海品瑞医疗器械设备有限公司),CT检测系统(Definition Flash X射线电子计算机断层扫描系统,SIEMENS,德国),Olympus IX 70荧光显微镜(奥林巴斯株式会社,日本)。

1.2  PRF 制备

       选成年新西兰兔18只,雄性,每只体质量约2.5Kg,心脏取血3mL3000r/min离心制备PRF,用纱布轻压制成PRF膜备用。本课题所用动物和动物实验均经过海军军医大学第一附属医院伦理委员会同意。

1.3  骨缺损模型制作和分组

       每只兔用3%的戊巴比妥钠按1mL/Kg于耳缘静脉麻醉,脱毛后在头颅顶部颅骨处纵向切开皮肤, 刮除附着肌肉,暴露颅骨,在距离颅骨分界线1-2mm处,用便携式高速涡轮牙科钻滴水降温下切割全层颅骨形成直径为10mm圆形双皮质骨缺损(勿损伤脑膜),每一动物制作左右两个骨缺损。将36个骨缺损分为3组,每组12个缺损。实验1组(骨缺损处植入CBB骨粉)、实验2组(骨缺损处植入CBB,在其上覆盖PRF膜)和对照组(不植骨),严密缝合伤口(图1)。术后每只动物每日肌肉注射80万单位青霉素,连用5d

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手术观察,骨缺损及植入骨粉照片

1.4  CT观察骨缺损处骨密度

      在术后4周、12周、20周,每组各处死2只动物取颅骨标本,用CT对各时间点骨缺损标本行图像扫描,对扫描图像骨缺损区各测定5个区域骨质CT值,用以代表骨密度,比较各组不同时间骨密度CT值差异。

1.5  甲苯胺蓝组织学观察

       在术后4周、12周和20周每组各处死2只动物,处死前3d10d分别按40mg/Kg剂量肌肉注射四环素(30g/L)。动物处死后取实验部位颅骨(行CT拍摄后),常规4%多聚甲醛固定24h,一部分标本不脱钙作荧光显微镜观察;另一部分标本10%盐酸脱钙,石蜡包埋,行甲苯胺蓝染色,对切片用HPLAS-1000高清晰度病理图文分析系统对甲苯胺蓝染色切片测定新骨形成面积,新骨形成面积百分比=新骨形成面积¸测定区域面积。在每张切片的原缺损区随机选取3100倍视野计数,计算新骨形成面积百分比。

1.6  荧光显微镜观察

       在术后4周、12周和20周每组各处死动物取颅骨标本,4%多聚甲醛固定24h,梯度乙醇脱水,二甲苯透明, 甲基丙稀酸甲酯浸透包埋,用Leica SP 1600切片机切片,荧光显微镜观察,比较两组不同时间的差异。

1.7  统计学分析

       用SPSS 14.0软件进行统计学分析,术后4周、12周和20周时两组间的成骨面积、CT值差异采用t检验和方差分析,P<0.05为有统计学意义。


05

结果

2.1 各组骨缺损区骨密度CT值改变

        实验2组和实验1组在术后4周、12周和20周时骨密度比对照组明显升高(P<0.01)(图2),实验2组在术后4周、12周和20周时骨密度比实验1组明显升高(表2)。

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2.2 各组甲苯胺蓝染色比较

        在术后4周时,实验1组和实验2组可见移植材料,边缘网孔内以纤维结缔组织为主,有少许骨样组织,骨样组织周围可见破骨细胞和成骨细胞,实验2组比实验1组成骨活跃;对照组为纤维结缔组织,未见新骨或骨样组织形成。

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a:对照组12周,b:实验112周;c:实验220周;d:实验120

2  骨缺损区CT观察

   在术后12周,实验1组旧骨周围有新生骨样组织,在边缘网孔内有较多新生骨,高倍镜下,见骨样组织逐渐骨化,骨陷窝内有骨细胞,新生骨表面有成骨细胞,中央网孔未见明显骨形成;实验2组,纤维组织周围有较多新生骨形成,新生骨表面有较多成骨细胞排列,骨移植材料部分吸收,边缘网孔内新骨形成显著大于实验1组。 对照组边缘网孔内有少许新骨形成,中央为纤维结缔组织(图3①②③)。

        在术后20周,实验1组移植材料多数吸收,边缘网孔内充满大量新生骨或骨样组织,边缘网孔内新生骨和骨样组织向中央网孔延伸。实验2组边缘网孔和中央网孔内均有大量新生骨和骨样组织,移植材料吸收较多;对照组在旧骨边缘纤维网孔内有少部分新骨或骨样组织,中央网孔未见新骨和骨样组织(图3④⑤⑥)。

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①:实验112周,旧骨边缘新骨形成;②:实验212周,纤维组织周围有较多新骨形成;③:对照组12周,旧骨附近很少骨样组织;④:实验120周,旧骨附近骨形成明显;⑤:实验220周,中央网孔和边缘网孔成骨连成片;⑥:对照组20周,边缘纤维网孔中有部分骨形成(Bone为旧骨,NB:新骨;F:纤维;↙:成骨细胞)

3   各组甲苯胺蓝染色表现( ×400

2.3   各组新骨形成面积比较

        术后41220周时实验1组、2组和对照组新骨形成面积所占百分比明显增加,在术后4周、12周和 20周时实验1组新骨形成面积明显大于对照组,实验2组新骨形成面积明显大于实验1组(表1)。

2.4   各组在光镜和荧光视野下改变

        在术后4周,实验1组和2组植入体网孔内可见较强的块状黄色的荧光标记物,未见明显吸收,移植物周围有纤维组织;实验2组荧光比实验1组明显增强;对照组纤维条索中有少许钙化黄色点状物(图 ①④⑦)。

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        在术后12周,实验1组和2组网孔内有黄色条索状板块或空隙,显示为骨移植物部分吸收,网孔周围及板块荧光标记明显;实验1组边缘网孔内及周围片状标记为主,荧光强。 实验2组中央和边缘网孔内均有片状荧光标记增多,边缘网孔内黄色条状标记明显;对照组在边缘网孔周围有条索状较弱的黄色,中央纤维网孔内未显色(图4②⑤⑧)。

       在术后20周,实验1组边缘纤维网孔及周围黄色向中央扩展明显,在近中央区可见少许条索状黄色,面积扩大;实验2组中央网孔和边缘网孔连成片状或块状,均有大量钙化黄色片状新骨,荧光强度及面积明显增大,移植物多数吸收被新骨代替,荧光强度大于实验1组;对照组边缘网孔内有较弱黄色条索状或片状钙化区,中央网孔黄色荧光不明显。荧光染色显示实验1组和实验2组钙化面积和强度明显大于对照组,实验2组钙化强度和成骨面积较大,钙化时间较早(图③⑥⑨)。

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①:实验14周;②:实验112周;③:实验120周;④:实验24周;⑤:实验212周;⑥:实验220周;⑦:对照组4周;⑧:对照组12周;⑨:对照组20周(F:纤维;NB:新骨;Ca:钙沉积)

   各组同一视野在光镜和荧光下表现(  ×100


06

讨论

  天然煅烧骨(CBB)为一种新型多孔羟基磷灰石材料,结构类似于松质骨,可作为钙盐沉积支架。动物实验发现国产CBB对骨缺损修复有良好疗效,其骨引导作用优于普通羟基磷灰石[1-2]。本研究所用CBB骼瑞骨粉是天然牛骨经专利技术脱脂脱蛋白低温煅烧制成,具有天然骨小梁及管腔系统,保留了骨多孔结构,其较大内表面积适宜细胞因子和新生骨细胞长入。本研究发现,CBB组在20周时骨缺损充填程度、新骨形成面积及骨密度明显大于对照组,新骨形成从断端向中央网孔内生长,作为支架材料引导细胞长入成骨,说明CBB本身有骨引导性。

  PRF是一次离心血液得到的产品,离心后位于试管顶端上清液层与底部红细胞层之间纤维蛋白凝胶为PRFLucarelli [4]用共聚焦扫描荧光显微镜发现,PRF为半透明黄白色的高密度纤维蛋白,直径33mm园盘状结构,富含高浓度血小板。O'Con-nell[5]体外培养发现,PRF在最初24h可释放VEGF(240ng/L)

PDGF(28μg/L)转化生长因子(10μg/L)7天时细胞因子水平减少。Dohan [6]发现,PRF中血小板激活后释放生长因子,如血管内皮生长因(vascular endothelial growth factor,VEGF)等,参与血管再生和白细胞迁移,对骨缺损修复、血管生成和伤口愈合有明显促进作用[7]。PRF中有5种免疫因子,包括一个血管生成促进因子(VEGF)3种促炎细胞因子(IL-1BIL-6TNF-a)和一个抑炎细胞因子(IL-4),发挥血管生成和免疫调节作用。在PRF移植早期,移植物内细胞营养依靠弥散作用完成[3],而PRF立体网状结构使营养成分及氧气轻松弥散至细胞周围,促进干细胞分化为成骨细胞[8]。Soldatova等发现PRF在颅骨术后21d时,42%患者明显改善,对颅骨缺损重建有治疗作用[9]。Kazemi 等[10]报道PRF中生长因子可诱导骨髓间叶干细胞扩增和分化,促进犬关节软骨再生;用PRF联合间叶干细胞和纳米羟基磷灰石能促进兔颅骨缺损骨再生[11]。用PRF和间叶干细胞(MSC)治疗动物漆关节损伤发现可改善关节组织缺损[12]。Naqvi等[13]报道,用PRF联合生物活性玻璃(BA)或单纯BA治疗牙周骨缺损,发现在9个月时PRF组平均骨缺损充填(1.4mm)大于对照组。PRF联合1%阿伦磷酸盐治疗根分叉病变的疗效明显优于单纯PRF[14]。PRF联合生物材料(Biodentine)对人牙髓尖周病损有明显疗效[15],PRF联合阿司匹林能促进牙周韧带间叶干细胞扩增和分化,对牙槽骨再生能力比PRF组大2[16]

  Kim等[17]报道,PRF中PDGFTGF-b72h时可促进体外培养成骨细胞碱性磷酸酶活性,对骨缺损修复起促进作用。PRF中碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)可促进成骨细胞表型基因表达,与脱钙骨基质联合可促进骨缺损修复[18];bFGF联合天然煅烧骨对牙周骨缺损修复有明显疗效[19]。本实验发现,术后12周时实验2组边缘网孔和中央网孔内均有新骨形成,且新骨形成面积和密度明显大于实验1组,实验1组只有边缘网孔处有新骨形成,表明CBB组的成骨是由断端骨膜或成骨细胞沿CBB支架向中央引导骨再生。Chen[20-21]发现PRF联合Bi0-oss对兔下颌双皮质骨缺损修复有明显促进作用,与PRF中高浓度的血小板和Bi0-oss多孔结构密切相关。但上述研究均基于Bi0-oss骨粉行引导骨再生研究,对国内骼瑞骨粉用于骨缺损修复和引导牙周组织再生报道较少。刘伟等[22]发现CBB在24周可有效保存拔牙后牙槽骨宽度和高度,CBB对拔牙后颌骨缺损修复疗效达93%以上,其作用与Bi0-oss相似,无明显副作用[23]。CBB可有效提高动物骨再生和引导新骨形成,促进骨缺损修复[2],而PRF由于含有大量生长因子,具有诱导新骨形成和血管再生作用,因此本研究选择PRF联合CBB修复骨缺损以探讨骨再生作用,结果发现,在术后20周时PRF联合CBB组新骨形成面积、形成速度和骨密度比CBB组明显增大,且联合治疗组可在中央网孔和边缘网孔内同时成骨,新骨形成和钙化发生较早,表明PRF对骨缺损修复有明显促进作用,PRF联合CBB组的成骨可能兼有骨引导和骨诱导新骨形成两种形式。但PRF骨诱导作用尚需行异位诱导成骨试验进一步证实。本研究结果与Camargo[24]报道一致,其区别是本研究用国产天然骼瑞骨粉代替了与其结构相似的Bi0-oss骨粉。

  由此可见,天然煅烧骨修复材料(CBB)在20周时对10mm颅骨缺损修复和引导骨再生有明显促进作用,富血小板纤维蛋白(PRF)可显著促进CBB对骨缺损修复疗效,联合治疗对骨缺损修复有良好的应用前景。

( 本课题动物实验部分在海军军医大学海军医学研究所动物中心完成,特此致谢。)




07

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