導(dǎo)語：頜骨缺損修復(fù)探究論文一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

骨組織的缺損可由多種原因引起，包括腫瘤、炎癥、外傷等原因，其中以腫瘤性的骨缺損最為常見，腫瘤性骨缺損修復(fù)是今后腫瘤外科修復(fù)重建的一個方向［1］。口腔惡性腫瘤手術(shù)往往導(dǎo)致下頜骨或上頜骨的缺損，常用的修復(fù)方法有自體骨、異體骨及人工材料等，但目前的這些修復(fù)方法難以滿足臨床的需要。近來，隨著組織工程學(xué)這門新興科學(xué)技術(shù)的興起，能夠利用這項(xiàng)技術(shù)達(dá)到骨再造而滿足臨床需要。本文就口腔癌和下頜骨缺損的關(guān)系、組織工程學(xué)再造骨的重要內(nèi)容及其修復(fù)下頜骨缺損的進(jìn)展作一綜述。

1口腔腫瘤術(shù)后下頜骨缺損及其并發(fā)癥

1.1口腔腫瘤術(shù)后下頜骨缺損

口腔頜面部具有一個豐富的淋巴系統(tǒng)，口腔癌一般都有下頜骨骨膜的侵犯。Sudhir對22例口腔癌是否侵犯下頜骨進(jìn)行探究，分別用X線、CT檢查，發(fā)現(xiàn)有21例均有下頜骨的侵犯，并且和術(shù)后組織學(xué)相對照，其陽性率是一致的［2］。Tsuchimochi等用99mTcMDP骨掃描顯示腫瘤引起了下頜骨松質(zhì)骨的侵犯［3］。因此從腫瘤外科原則出發(fā)，必須作下頜骨切除，勢必會引起下頜骨的缺損。

1.2下頜骨缺損的并發(fā)癥

下頜骨缺損不僅僅影響面部美容，更重要的是可以引起如言語、吞咽、呼吸等功能的障礙。McConnel等對下頜骨切除后的病人進(jìn)行口咽吞咽效率(OPSE)的檢測，發(fā)現(xiàn)平均的OPSE值明顯低于正常值，30個病例中有8例不能進(jìn)食，其余只能進(jìn)點(diǎn)流質(zhì)［4］。Haribhakti也證實(shí)了下頜骨缺損可引起呼吸困難、睡眠質(zhì)量差、下齒槽神經(jīng)損傷的各種并發(fā)癥，使患者的生活質(zhì)量大大降低［5］。

2組織工程學(xué)骨再造的主要探究進(jìn)展

組織工程學(xué)(tissueengineering)是生物醫(yī)學(xué)工程中的一個新的分支，是應(yīng)用生命科學(xué)工程學(xué)的原理和技術(shù)，設(shè)計(jì)、構(gòu)造、改良、培育和保養(yǎng)活組織，以修復(fù)或重建組織器官的結(jié)構(gòu)，維持或改善組織器官功能的一門新興的邊緣學(xué)科。其基本方法是將體外擴(kuò)增的正常組織細(xì)胞，吸附到一種生物相容性良好并可被機(jī)體吸收的生物材料上，然后植入機(jī)體缺損部位，細(xì)胞在生物材料逐漸降解吸收過程中形成新的組織，達(dá)到修復(fù)缺損，重建功能的目的。Vacanti［6］等運(yùn)用組織工程技術(shù)在裸鼠身上再生軟骨，國外已有較多的有關(guān)軟骨組織的組織工程［7］；國內(nèi)曹誼林教授首次采用組織工程技術(shù)在裸鼠體內(nèi)再生了帶血管的骨組織，并用于修復(fù)骨缺損，為骨組織缺損的修復(fù)提供了一條新的思路和途徑。

骨組織的再生要求有三個基本的生物學(xué)因素參和，即細(xì)胞、生長和分化因子、細(xì)胞外基質(zhì)材料，這也是當(dāng)今組織工程探究中的三大課題。源細(xì)胞經(jīng)過培養(yǎng)可以分化成成骨細(xì)胞；生長分化誘導(dǎo)因子可以促進(jìn)成骨細(xì)胞的分化增殖，保持成骨細(xì)胞不衰老；生物可降解材料可作為細(xì)胞支架，支持細(xì)胞的附著、遷移和分化［8］。

2.1種子細(xì)胞(成骨細(xì)胞)

2.1.1來源的選擇

理想的骨組織工程學(xué)種子細(xì)胞應(yīng)具備下列特征摘要：(1)取材輕易，對機(jī)體損傷小；(2)在體外培養(yǎng)中易定向分化為成骨細(xì)胞和具有較強(qiáng)的傳代繁殖力；(3)植入機(jī)體后能適應(yīng)受區(qū)的環(huán)境并保持成骨活性，有以下四種來源［9］。

2.1.1.1胚胎骨摘要：

目前較多使用的是胚胎或新生動物骨或人胚胎骨。由骨分離出的細(xì)胞主要含有4種成分摘要：骨內(nèi)膜細(xì)胞、骨外膜細(xì)胞、骨細(xì)胞、未分化的間充質(zhì)細(xì)胞。在體外培養(yǎng)中表現(xiàn)為兩種形態(tài)摘要：可貼壁的成纖維細(xì)胞樣細(xì)胞和不貼壁的圓球型細(xì)胞。利用骨作為來源獲得的細(xì)胞在體外較易定向分化為成骨細(xì)胞，且具有生長迅速，傳代繁殖快的優(yōu)點(diǎn)。但此法會對患者造成手術(shù)損傷且供源有限。

2.1.1.2骨外膜摘要：

骨外膜分為內(nèi)外兩層。其中內(nèi)層含有較多的骨原細(xì)胞和成骨細(xì)胞。已有較多的探究證實(shí)［10］來源于骨膜的細(xì)胞具有很強(qiáng)的傳代繁殖和定向分化成骨細(xì)胞的能力，植入機(jī)體后能適應(yīng)受區(qū)的環(huán)境，保持成骨活性，并最終通過軟骨成骨而修復(fù)骨缺損，是目前廣泛應(yīng)用的成骨細(xì)胞來源。

2.1.1.3骨髓摘要：

骨髓分造血和基質(zhì)兩大系統(tǒng)，其成骨能力來源于基質(zhì)，骨髓基質(zhì)細(xì)胞稱作成纖維細(xì)胞集落形成單位，它具有多向分化潛能。骨髓具有取材方便、對供體損傷小、有流動性和可經(jīng)皮注射等優(yōu)點(diǎn)，具有廣闊的發(fā)展前景。

2.1.1.4骨外組織摘要：

骨外組織如表皮細(xì)胞、成纖維細(xì)胞，這些起源于胚胎時期間充質(zhì)的骨外部位的骨祖細(xì)胞稱作誘導(dǎo)性祖細(xì)胞(IOPC)。此法取材輕易，對人體的創(chuàng)傷較小，體外培養(yǎng)傳代繁殖力較強(qiáng)，提供了一條新的成骨細(xì)胞來源。

2.1.2成骨細(xì)胞和生物降解聚合物的體外培養(yǎng)

Attawia［11］等將成骨細(xì)胞種植在聚羥乙酸支架上，并在含10%胎牛血清的培養(yǎng)液中培養(yǎng)。7～10天后，成骨細(xì)胞粘附到聚合物支架上，并發(fā)生增殖，培養(yǎng)液中有鈣化骨形成。Cooper［12］也進(jìn)行了類似的探究，將成骨細(xì)胞分別種植到PMA、CPH、PMA/CPH共聚物上，2周的體外培養(yǎng)期間，成骨細(xì)胞發(fā)生了粘附、增殖，表達(dá)了較高的堿性磷酸酶活性，并有膠原合成。這些探究說明摘要：種植到支架上的成骨細(xì)胞在合適的營養(yǎng)環(huán)境中，能和聚合物很好地結(jié)合，并保持其增殖和成骨功能。

2.1.3成骨細(xì)胞形成骨組織的最佳細(xì)胞濃度

種子細(xì)胞的選擇是組織工程修復(fù)缺損的關(guān)鍵步驟。適當(dāng)?shù)姆N子細(xì)胞濃度既可以直接修復(fù)缺損，又可以通過分泌細(xì)胞生長因子，促進(jìn)間充質(zhì)未分化細(xì)胞向種子細(xì)胞轉(zhuǎn)化，加速愈合［13］。濃度過低，基質(zhì)和細(xì)胞因子分泌不足，將限制細(xì)胞的生長。濃度過高，細(xì)胞之間將過早發(fā)生接觸抑制，在取材上也有困難。夏萬堯、曹誼林等的實(shí)驗(yàn)選擇濃度從10×106/ml～70×106/ml的細(xì)胞進(jìn)行探究，并作HE、Safranin染色觀察，結(jié)果確定接種細(xì)胞濃度為50×106/ml時形成的軟骨組織最佳［4］。至于骨組織形成的最佳細(xì)胞濃度尚有待進(jìn)一步探究和探索。

2.1.4成骨細(xì)胞和環(huán)境的關(guān)系

2.1.4.1成骨細(xì)胞和細(xì)胞基質(zhì)(ECM)的關(guān)系摘要：

成骨細(xì)胞的ECM包括無機(jī)和有機(jī)兩部分，無機(jī)鹽以羥基磷在石形式存在，主要功能為增強(qiáng)骨組織的力學(xué)強(qiáng)度；有機(jī)成分以Ⅰ型膠原為主，還包括骨鈣素，骨橋蛋白，骨連接蛋白，纖維連接蛋白，層粘連蛋白等無定形基質(zhì)。目前認(rèn)為有機(jī)成分在成骨細(xì)胞增殖、分化過程中發(fā)揮重要功能。Nolan［15］等證實(shí)成骨細(xì)胞在脫鈣骨基質(zhì)上有很強(qiáng)的粘附和增殖能力。其中Ⅰ型膠原可刺激多潛能間充質(zhì)細(xì)胞向成骨細(xì)胞方向轉(zhuǎn)化，并促進(jìn)成骨細(xì)胞表達(dá)堿性磷酸酶。

2.1.4.2成骨細(xì)胞和物理力的關(guān)系摘要：

把細(xì)胞基質(zhì)結(jié)合物放入鑄模里，使它們承受減切力、張力和其他一些在生長過程中受到的已知力，這也是設(shè)計(jì)和組織工程所需要的。施加物理力是形成和推動基因活動的重要因素，探究證實(shí)機(jī)械應(yīng)力可促進(jìn)成骨細(xì)胞表達(dá)β1Intergrin,從而增加成骨量［16］。

2.1.4.3成骨細(xì)胞和血管內(nèi)皮細(xì)胞的關(guān)系摘要：在骨的改建過程中，成骨和血管化是密切相關(guān)的。血管內(nèi)皮細(xì)胞可合成和分泌一系列可溶性的調(diào)節(jié)介質(zhì)，包括生長因子和細(xì)胞因子，這些因子具有控制成骨細(xì)胞增殖、分化等功能；另一方面，Wang［17］等證實(shí)成骨細(xì)胞能分泌血管內(nèi)皮細(xì)胞生長因子(VEGF)、FGF等促血管形成因子，功能于內(nèi)皮細(xì)胞，促進(jìn)血管形成。

2.2生物可降解材料

生物可降解材料又稱為細(xì)胞外支架材料，理想的材料應(yīng)具備下列條件摘要：(1)良好的生物相容性；(2)良好的生物降解性，材料可最終被受植床組織完全替代；(3)易加工成型，并具一定的強(qiáng)度，抑制后能保持原狀；(4)材料表面易于細(xì)胞粘附且不影響其增殖分化。

組織工程中應(yīng)用的材料有天然材料和人工合成的高分子聚合物材料。天然材料如膠原、脫礦骨等；目前最受人青睞的材料是一些合成的生物降解聚合物如聚乳酸(PLA)、聚乙醇酸(PGA)和PLA/PGA共聚物。PLA和PGA具有良好的生物相容性和生物降解性，其代謝產(chǎn)物可通過代謝途徑或經(jīng)腎臟排出體外。學(xué)者們對這類材料探究取得了較大的進(jìn)展，如Whang等［18］采用層壓技術(shù)將聚合物制成三維立體多孔結(jié)構(gòu)，其孔隙率達(dá)90%，孔的平均大小在16～32microm，組織形態(tài)學(xué)觀察其成骨量要明顯高于對照組，這樣的微孔結(jié)構(gòu)給種植細(xì)胞提供了較大的粘附面并有利于粘附的細(xì)胞和四周環(huán)境交換營養(yǎng)、氣體和廢物排泄。

最近有學(xué)者用脫乙酰的甲殼質(zhì)(chitosan)和磷酸三鈣(TCP)復(fù)合的海綿球作為成骨細(xì)胞培養(yǎng)的基質(zhì)，發(fā)現(xiàn)該材料促進(jìn)了成骨細(xì)胞的增殖和分化，有較高的堿性磷酸酶的表達(dá)及礦物化；光鏡和電鏡顯示成骨細(xì)胞很好地附著在海綿球表面，并在14天時看到骨樣物質(zhì)的沉積［19］。

2.3生長調(diào)節(jié)因子

生長調(diào)節(jié)因子主要是生長因子和細(xì)胞因子。在組織工程中，某些種子細(xì)胞在體外傳代培養(yǎng)后，經(jīng)過一段時間后，細(xì)胞極易衰老，而生長因子能調(diào)節(jié)骨種子細(xì)胞的增殖和分化。對成骨細(xì)胞起著重要調(diào)節(jié)功能的生長因子有轉(zhuǎn)化生長因子β(TGFβ)，胰島素樣生長因子(IGF)，骨形態(tài)發(fā)生蛋白(BMP)，堿性成纖維細(xì)胞生長因子(bFGF)，血小板衍生生長因子(PDGF)等。

成骨細(xì)胞本身可合成分泌TGFβ，細(xì)胞膜上有TGFβ的特異性受體，TGFβ功能于體外培養(yǎng)的成骨細(xì)胞，抑制其DNA的合成和AKP活性，促進(jìn)膠原蛋白和非膠原蛋白的合成［20］。bFGF起著形態(tài)發(fā)生因子和促有絲分裂功能，刺激骨細(xì)胞的DNA合成，減弱OC、AKP的mRNA表達(dá)。PDGF可促進(jìn)成骨細(xì)胞增殖，但對膠原合成無影響。BMP可誘導(dǎo)血管四周間充質(zhì)細(xì)胞不可逆地向成骨細(xì)胞系方向轉(zhuǎn)化，提高成骨細(xì)胞的AKP活性。IGF在骨組織中含量較高，約(1mg/kg)，可刺激成骨細(xì)胞增殖，促進(jìn)膠原蛋白的合成。

Strayhorn［21］等采用鼠成骨前細(xì)胞株MC3T3E1和Northern雜交分析法探究了各類生長因子對成骨細(xì)胞增殖及相關(guān)基因的表達(dá)，顯示單用PDGF抑制IGFmRNA的表達(dá)，阻斷了骨鈣素基因的表達(dá)，而單用IGF及BMP增加相關(guān)基因的表達(dá)。探究同時發(fā)現(xiàn)PDGF/IGF合用明顯增強(qiáng)增殖分化相關(guān)基因的mRNA表達(dá)，促進(jìn)了骨的形成。由此可見，生長因子之間的協(xié)同或拮抗功能還是很明顯的，單一生長因子的功能或其濃度和劑量的改變是否會影響成骨細(xì)胞的增殖分化尚待進(jìn)一步探究。

2.4臨床前試驗(yàn)探究

臨床前試驗(yàn)也即動物實(shí)驗(yàn)，其目的在于了解成骨細(xì)胞在體內(nèi)的生長代謝、成骨情況以及生物材料的特性。

2.4.1成骨細(xì)胞—生物降解材料復(fù)合物移植于皮下的成骨功能

Levy［22］等在體外培養(yǎng)探究的基礎(chǔ)上，將成骨細(xì)胞—PGA復(fù)合體移植到裸鼠背部皮下觀察其成骨情況。植入后6周觀察有軟骨形成，在侵入的血管四周有新生的骨組織；20周時，可見大塊骨組織形成。由此可見，成骨細(xì)胞—生物材料植入體內(nèi)后先形成軟骨，然后經(jīng)歷血管侵入和形態(tài)發(fā)生而形成骨組織。

2.4.2成骨細(xì)胞—生物降解材料復(fù)合物移植修復(fù)缺損

Lewandrowski［23］等用種植有成骨細(xì)胞聚合物修復(fù)骨缺損，以單純聚合物植入作對照，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)組在術(shù)后1周即出現(xiàn)編織骨組織形成，至第4周時，新生骨組織漸趨成熟，至第8周時，缺損完全為骨組織充填，生物材料已完全降解吸收，未見免疫細(xì)胞浸潤，Safrainin0染色陽性。

用帶血管蒂的骨修復(fù)骨質(zhì)缺損有很多優(yōu)點(diǎn)，但這種移植材料取材極有限，能否利用組織工程技術(shù)來制造這種帶蒂的骨修復(fù)材料又是當(dāng)今的一大熱點(diǎn)。已有學(xué)者［24］從胎牛肱骨骨膜分離的成骨細(xì)胞種植到聚合物支架上，體外培養(yǎng)2周后，將成骨細(xì)胞—聚合物復(fù)合體移植到無胸腺大鼠的右股血管四周，術(shù)后9周形成了新生的骨組織，最終形成了帶血管蒂的小梁骨。

3組織工程學(xué)在頜骨缺損修復(fù)中的應(yīng)用

下頜骨缺損的修復(fù)(尤其是腫瘤性的)一直是口腔頜面外科的難題，探究合適的骨缺損修復(fù)材料顯得尤為必要。Henning［25］等在制作小豬下頜骨缺損模型的基礎(chǔ)上，把聚乳酸和成骨細(xì)胞的復(fù)合物植入缺損區(qū)，再加上bFGF，采用三維模式觀察骨組織的生長情況。結(jié)果發(fā)現(xiàn)新生骨組織均可在此支架上附著，并提出了較適宜的bFGF濃度為8μg/ml。組織工程骨再造在頜骨缺損修復(fù)的臨床前試驗(yàn)有待進(jìn)一步探究。

4組織工程骨再造的應(yīng)用前景和存在新問題

以細(xì)胞和生物降解聚合物復(fù)合移植來恢復(fù)、保持和改善組織功能為特征的組織工程學(xué)技術(shù)為骨的修復(fù)提供了新的方法［26］，和其他骨修復(fù)方法相比具有以下優(yōu)點(diǎn)摘要：(1)需要的供體組織少(細(xì)胞可在體外培養(yǎng)、增殖)；(2)可根據(jù)修復(fù)缺損的需要將植入物制成精確的三維外形。我們可以通過成骨細(xì)胞和生物降解材料的混合培養(yǎng)、骨的塑形及動物實(shí)驗(yàn)來進(jìn)行特定形態(tài)骨再造的探究，以此可以修復(fù)大量的腫瘤性骨缺損的病例，其應(yīng)用前景是光明的，但仍存在下列新問題摘要：(1)現(xiàn)有的合成性生物降解聚合物強(qiáng)度不足，受力時易變形，這樣會損傷移植的細(xì)胞，材料性能有待進(jìn)一步探究；(2)種子細(xì)胞的衰老新問題，尚需進(jìn)一步探究生長因子對成骨細(xì)胞的功能；(3)對于非凡解剖形態(tài)的頜骨部位，如何將細(xì)胞—生物材料復(fù)合體固定到骨缺損區(qū)也是一個重要新問題。

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