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        外源性因素影響髁突生長改建的研究進展

        2017-02-28 19:34:50彭秋萍伍軍
        華西口腔醫(yī)學雜志 2017年6期
        關鍵詞:生長研究

        彭秋萍 伍軍

        1.南昌大學口腔醫(yī)學院;2.江西省口腔生物醫(yī)學重點實驗室;3.南昌大學附屬口腔醫(yī)院正畸科,南昌?330006

        外源性因素影響髁突生長改建的研究進展

        彭秋萍1,2伍軍2,3

        1.南昌大學口腔醫(yī)學院;2.江西省口腔生物醫(yī)學重點實驗室;3.南昌大學附屬口腔醫(yī)院正畸科,南昌?330006

        髁突是下頜骨的一個重要生長區(qū),以軟骨內(nèi)成骨的方式參與下頜骨的生長。髁突軟骨屬于繼發(fā)性軟骨,既受遺傳因素的影響,又受應力、藥物等局部因素的影響。為了促進下頜骨的生長,各種外源性局部因素被用于改變髁突軟骨的生物學環(huán)境,以刺激髁突的軟骨內(nèi)成骨過程。本文就外源性因素影響髁突生長改建的研究作一綜述,以期為下頜骨發(fā)育不足患者的治療提供一定的參考。

        外源性因素; 髁突; 生長改建; 軟骨內(nèi)成骨

        髁突位于下頜骨升支的末端,是下頜骨的一個重要生長區(qū),以軟骨內(nèi)成骨的方式參與下頜骨的生長。髁突軟骨屬于繼發(fā)性軟骨,形成于個體發(fā)育過程中,與原發(fā)性軟骨在軟骨內(nèi)成骨的形式上有本質(zhì)的差別[1]。原發(fā)性軟骨為內(nèi)積生長,軟骨細胞的增殖和軟骨基質(zhì)的合成均發(fā)生于軟骨組織深層,成軟骨細胞易被軟骨基質(zhì)包繞,從而與外界隔絕開來,不易受到局部因素的影響;繼發(fā)性軟骨為外加生長,軟骨細胞的增殖發(fā)生于軟骨組織表層,軟骨基質(zhì)的合成位于軟骨組織深層,正在分裂的細胞不易被軟骨基質(zhì)包繞,因而髁突等繼發(fā)性軟骨更易受到外界局部因素的影響[2-3]。為了促進下頜骨的生長,外源性局部因素常被用于刺激髁突的軟骨內(nèi)成骨過程。本文就國內(nèi)外學者關于各種外源性因素影響髁突生長改建的研究作一綜述。

        1 矯治器

        正畸臨床上用于促進髁突生長改建的矯治器主要包括Activator、Frankel-Ⅱ和Twin-block等活動式功能矯治器,以及Herbst和Jasper-Jumper等固定式功能矯治器。下頜后縮的患者戴用功能矯治器后,下頜骨被迫處于前伸的位置,從而使牙的矢狀向關系得以糾正。關于功能矯治器治療下頜后縮的原理,有學者[4]認為在正常的生理狀態(tài)下,髁突軟骨處于較穩(wěn)定的生物學環(huán)境,軟骨細胞的增殖、分化、成熟和礦化主要受生長因素的影響;功能矯治器使下頜被迫處于前伸位,髁突在顳下頜關節(jié)窩內(nèi)位置前移,刺激了髁突軟骨內(nèi)一系列的生物應答反應。Rabie等[5]研究發(fā)現(xiàn)大鼠下頜前伸后髁突軟骨內(nèi)血管內(nèi)皮細胞生長因子(vascular?endothelial?growth?factor,VEGF)的表達增加,VEGF有促進新生血管形成的作用,與骨基質(zhì)取代軟骨基質(zhì)密切相關,由此得出下頜前伸刺激了髁突的生長。Shen等[6]在大鼠下頜前伸的實驗模型中發(fā)現(xiàn)髁突軟骨內(nèi)Ⅹ型膠原的表達增加,Ⅹ型膠原是軟骨基質(zhì)骨化開始的標志,從而得出下頜前伸促進了髁突內(nèi)新骨的生成。在臨床研究方面,Ruf等[7]利用磁共振技術(shù)研究Herbst矯治器對髁突生長改建的影響,發(fā)現(xiàn)30個樣本中有29個髁突的后上部出現(xiàn)了信號增強的清晰帶。陳維維等[8]采用錐形束CT研究Herbst雙期拔牙矯治對顳下頜關節(jié)骨性結(jié)構(gòu)的影響,發(fā)現(xiàn)14例患者的髁突后上區(qū)出現(xiàn)了類似于“新月形”的“雙輪廓”影像,提示Herbst矯治器前導下頜骨可能促進了髁突的生長。

        然而關于功能矯治器是否增加了下頜骨的生長,學術(shù)界仍存在爭議。一些學者認為功能矯治器促進了髁突的生長改建,增加了下頜骨的生長量;還有些學者認為功能矯治器只是預支了下頜骨的生長,而下頜骨本身的絕對長度并未增加??v然尚有爭議,但功能矯治器在改善面型、提高口腔功能等方面的作用已得到絕大多數(shù)學者的認可。

        2 物理療法

        2.1 低強度脈沖超聲波(low?intensity?pulsed?ultra- sound,LIPUS)

        LIPUS是一種使用頻率和劑量都較低的超聲波,因其作用于機體時產(chǎn)生的熱量較少,避免了對組織可能造成的熱損傷,故在醫(yī)學領域上得到了廣泛的應用。LIPUS能促進血管的生成,加速新鮮骨折的愈合及治療骨折延遲愈合和不愈合,并因其療效顯著、安全衛(wèi)生,得到了美國食品和藥物管理局的認可[9]。在正畸研究方面,Xue等[10]研究發(fā)現(xiàn)LIPUS通過激活骨形態(tài)發(fā)生蛋白-2(bone?morphogenetic?protein-2,BMP-2)信號轉(zhuǎn)導通路,促進了大鼠牙槽骨的改建,加快了正畸牙齒的移動。Al-Daghreer等[11]研究發(fā)現(xiàn)LIPUS的應用能減少比格犬牙齒移動所導致的牙根吸收。一些學者也將LIPUS應用于顳下頜關節(jié)的研究,觀察其對髁突生長改建的影響。El-Bialy等[12]對新西蘭大白兔的一側(cè)顳下頜關節(jié)區(qū)采用LIPUS照射,另一側(cè)用作自身對照,形態(tài)學測量結(jié)果顯示LIPUS照射側(cè)髁突的高度以及下頜升支和下頜骨的長度均較對照側(cè)有所增加,同時組織學觀察發(fā)現(xiàn)LIPUS照射側(cè)髁突軟骨的厚度和新生血管的形成增多,從而得出LIPUS的應用促進了髁突軟骨的骨化,增加了下頜骨的生長。進一步研究[13]選擇了與人類顳下頜關節(jié)更為接近的狒狒作為實驗對象,發(fā)現(xiàn)LIPUS在顳下頜關節(jié)區(qū)的局部照射能促進狒狒下頜骨的生長,且當其與咬合前導矯治器聯(lián)合使用時,這種促進作用更加明顯。Sasaki等[14]對大鼠的顳下頜關節(jié)區(qū)進行LIPUS照射并結(jié)合咬合前導矯治器前伸下頜,顯微CT結(jié)果顯示髁突的骨體積分數(shù)明顯增加,認為下頜骨的生長得到了促進。Oyonarte等[15]對LIPUS在大鼠顳下頜關節(jié)區(qū)的照射作了定量研究,得出LIPUS每天照射20?min可顯著性增加髁突骨小梁的周長。

        2.2 脈沖電磁場(pulsed?electromagnetic?fields,PEMF)

        PEMF是一種具有脈沖間歇性的電磁效應。自20世紀70年代美國著名矯形外科專家Bassett將PEMF成功地應用于骨折治療后,隨著電磁技術(shù)的發(fā)展,PEMF在骨折延遲愈合、骨不連和骨質(zhì)疏松癥等骨科疾病的治療中得到了廣泛應用。Wang等[16]研究表明PEMF能刺激成骨細胞的代謝活動,促進骨的生成。因而一些學者將PEMF應用于髁突生長改建的研究。Gerling等[17]采用PEMF對豚鼠的雙側(cè)顳下頜關節(jié)區(qū)進行照射,形態(tài)學測量發(fā)現(xiàn)髁突的前后向和垂直向生長并沒有明顯變化,而組織學觀察顯示髁突軟骨內(nèi)新生血管、軟骨基質(zhì)和編織骨的形成在實驗第10天時均顯著性增加。Haas[18]的研究發(fā)現(xiàn)PEMF對貓髁突軟骨細胞外基質(zhì)、增殖層細胞的數(shù)目以及新生血管的形成都有一定的促進作用,認為PEMF刺激了髁突軟骨內(nèi)細胞的代謝活動。為了驗證PEMF對髁突軟骨的作用究竟是磁場的直接作用,還是其誘導電場的間接作用。Wilmot等[19]檢測了磁場及其誘導相同大小的電場對大鼠髁突生長的影響,發(fā)現(xiàn)PEMF的磁場或電場都會使大鼠髁突軟骨的厚度降低,并且當磁場單獨作用時,髁突軟骨的厚度降低得更多。Peroz等[20]將PEMF應用于顳下頜關節(jié)紊亂癥(temporomandibular?disorders,TMD)患者的治療中,結(jié)果發(fā)現(xiàn)PEMF對TMD沒有特異性治療的作用。可能是由于PEMF在髁突生長改建的研究中未取得重大的進展,后來有關此方面的研究就鮮見報道。

        發(fā)光二極管(light-emitting?diode,LED)和低強度激光(low-level?laser,LLL)在促進髁突生長改建的研究中也有報道。El-Bialy等[21]研究LED和LLL單獨使用及分別結(jié)合咬合前導矯治器時對大鼠髁突生長的影響,結(jié)果發(fā)現(xiàn)單獨采用LED對顳下頜關節(jié)區(qū)進行照射以及結(jié)合咬合前導矯治器的共同作用,都能夠顯著性增加髁突的骨表面積和骨體積分數(shù),而LLL及LLL結(jié)合咬合前導矯治器時,其作用就較弱。

        物理療法的優(yōu)點在于無創(chuàng)傷、無感染、治療方便和毒副作用小。若LIPUS等物理療法在臨床研究中也能取得重大成功,將提高其應用前景,并為廣大下頜骨發(fā)育不足患者帶來福音。

        3 關節(jié)內(nèi)藥物注射

        髁突的軟骨內(nèi)成骨過程受到多種內(nèi)源性生長因子的調(diào)控,而且它們濃度及含量的變化也會對髁突的生長改建產(chǎn)生不同的影響。有學者嘗試將一定量的外源性藥物經(jīng)反復注射于顳下頜關節(jié)內(nèi),加強藥物與髁突軟骨作用,以促進髁突的進一步軟骨內(nèi)成骨。胰島素樣生長因子-1(insulin-like?growth?factor-1,IGF-1)是機體內(nèi)調(diào)節(jié)軟骨細胞增殖分化最重要的生長因子之一。Itoh等[22]采用外源性IGF-1分別對3周齡和12周齡大鼠的顳下頜關節(jié)腔進行局部注射,結(jié)果發(fā)現(xiàn)IGF-1對12周齡成年大鼠髁突的生長具有促進作用,而對處于生長發(fā)育高峰期的3周齡大鼠沒有呈現(xiàn)出明顯的影響,可能是由于3周齡大鼠自身生長發(fā)育過快,掩蓋了IGF-1的促進作用。Suzuki等[23]同樣采用IGF-1對成年大鼠的顳下頜關節(jié)腔進行注射,也得出關節(jié)內(nèi)注射IGF-1能重啟成年大鼠髁突軟骨的成骨效應。另外,有研究[24]表明生長激素有促進髁突軟骨細胞的增殖及分泌Ⅱ型膠原的能力。Khan等[25]將重組生長激素(recombinant?growth?hormone,rGH)注射于大鼠的顳下頜關節(jié)腔內(nèi),并聯(lián)合LIPUS在顳下頜關節(jié)區(qū)的照射,結(jié)果顯示rGH單獨注射以及聯(lián)合LIPUS照射都能夠增加髁突的骨表面積和骨體積分數(shù)。但是在聯(lián)合應用時,髁突的骨密度較二者單獨作用時有所降低。此外,鑒于間充質(zhì)干細胞(mesenchymal?stem?cells,MSCs)具有多向分化的能力,可以分化為軟骨細胞,增加髁突軟骨的厚度。Oyonarte等[26]將MSCs注射于大鼠的顳下頜關節(jié)腔內(nèi),結(jié)果發(fā)現(xiàn)MSCs單獨注射對髁突生長的影響較小,但當其聯(lián)合LIPUS在顳下頜關節(jié)區(qū)的照射時,則明顯促進了髁突的橫向生長。

        雖然以上研究表明顳下頜關節(jié)內(nèi)注射藥物及其與LIPUS等物理療法的聯(lián)合應用,對髁突的生長改建都有一定的促進作用,但關節(jié)內(nèi)注射本身為有創(chuàng)性操作,可能引發(fā)組織的損傷或感染,且顳下頜關節(jié)的解剖結(jié)構(gòu)復雜,精確注射的操作難度大,故該方法的研究存在一定的局限性,有關此方面的報道也較少。

        4 基因治療

        近年來隨著基因轉(zhuǎn)移技術(shù)在醫(yī)學領域取得的進步,外源性基因可通過載體在靶細胞中作出穩(wěn)定表達,使得基因治療促進下頜骨的生長成為可能。重組腺相關病毒(recombinant?adeno-associated?virus,rAAV)是目前最有前途的基因轉(zhuǎn)移載體之一[27]。有研究[28]表明rAAV對關節(jié)細胞的毒性小,不易引起組織的免疫反應,并且長期轉(zhuǎn)染效果穩(wěn)定,非常適合作為促進髁突生長的基因治療載體??紤]到顳下頜關節(jié)內(nèi)多次重復注射IGF-1可能給組織帶來損傷,并且體內(nèi)環(huán)境復雜,外源性生長因子難以長期保持有效的藥物濃度,所以胡嫻?jié)嵉萚29]將IGF-1基因與rAAV結(jié)合,形成重組腺相關病毒介導的胰島素樣生長因子-1(recombinant?AAV-mediated?IGF-1,rAAV-IGF-1),只一次注射于大鼠的顳下頜關節(jié)囊內(nèi),rAAVIGF-1通過對髁突軟骨細胞的轉(zhuǎn)染,使其釋放內(nèi)源性IGF-1,結(jié)果顯示下頜骨的長度和高度均有所增加,從而得出局部注射rAAV-IGF-1對大鼠髁突的生長具有促進作用。此外,VEGF也對髁突的軟骨內(nèi)成骨過程發(fā)揮重要的調(diào)控作用。有學者[30-31]將VEGF基因與rAAV結(jié)合形成重組腺相關病毒介導的血管內(nèi)皮生長因子(recombinant?AAV-mediated?VEGF,rAAVVEGF),再將其只一次注射于大鼠顳下頜關節(jié)的后部附著,結(jié)果顯示VEGF在髁突軟骨內(nèi)呈現(xiàn)較高水平的表達,表明rAAV-VEGF成功轉(zhuǎn)染了軟骨細胞;同時髁突軟骨內(nèi)Ⅱ型膠原、Ⅹ型膠原和增殖細胞核抗原的表達均顯著性增加,下頜骨形態(tài)學測量顯示在實驗第30天時髁突的長度和寬度以及下頜骨的長度均有所增加,并持續(xù)增加至第60天時實驗結(jié)束,得出局部注射rAAV-VEGF的基因治療促進了大鼠髁突和下頜骨的生長。另外,除了以rAAV作為載體的基因治療,Kaur等[32]采用非病毒載體介導的堿性成纖維細胞生長因子質(zhì)粒DNA(nonviral?basic?fibroblast?growth?factor?plasmid?DNA,bFGF?pDNA)對大鼠顳下頜關節(jié)的后部附著進行注射,結(jié)果發(fā)現(xiàn)髁突軟骨增殖層和肥大層細胞的數(shù)目明顯增多,得出局部注射bFGF?pDNA的基因治療對髁突的生長有所促進,并且當其聯(lián)合LIPUS在顳下頜關節(jié)區(qū)照射時,這種促進作用更加明顯。

        基因轉(zhuǎn)移技術(shù)為下頜骨發(fā)育不足的治療提供了新思路,一方面避免了藥物經(jīng)顳下頜關節(jié)腔反復多次注射可能給組織帶來的損傷,另一方面目的基因與載體結(jié)合后,大多注射于顳下頜關節(jié)囊或關節(jié)的后部附著即可,降低了關節(jié)內(nèi)注射的難度。然而,基因治療的安全性、體內(nèi)表達的可控性及穩(wěn)定性等問題還有待進一步研究。

        5 小結(jié)和展望

        髁突作為下頜骨的重要生長區(qū),在下頜骨的生長發(fā)育中發(fā)揮著重大作用,因此促進下頜骨生長的關鍵在于刺激髁突的生長改建。本文對有關髁突生長改建的研究作了回顧,發(fā)現(xiàn)功能矯治器、物理療法、關節(jié)內(nèi)藥物注射和基因治療對髁突的生長改建都有一定的促進作用。然而,除功能矯治器已在臨床上有了較廣泛的應用外,其他的方法手段尚且處于動物實驗研究階段。另一方面,縱觀以往國內(nèi)外學者在此方面的研究對象,雖然大多選擇處于生長發(fā)育高峰期的動物或人類,但也有學者[33-34]經(jīng)研究認為髁突除在幼年及青少年期有較強的改建能力外,成年后雖然發(fā)育停止,卻仍然具有一定的改建能力。且隨著人民生活水平的提高,越來越多錯過矯治最佳時機的骨性Ⅱ類下頜骨發(fā)育不足患者尋求正畸治療,若能通過各種方法促進此類患者下頜骨的繼續(xù)生長,將會是一項非常有意義的工作。

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        Progress in exogenous factors affecting the growth and remodeling of condylar process

        Peng Qiuping1,2, Wu Jun2,3.
        (1. School of Stomatology, Nanchang University, Nanchang 330006, China; 2. The Key Laboratory of Oral Biomedicine,Jiangxi Province, Nanchang 330006, China; 3. Dept. of Orthodontics, The Affiliated Stomatological Hospital of Nanchang University, Nanchang 330006, China)
        Supported by: National Natural Science Foundation of China(13007282). Correspondence: Wu Jun, E-mail: wujundent@163.com.

        Condyle?is?a?critical?growth?region?of?the?mandible?where?mandible?by?endochondral?ossification?occurs.?Condylar?cartilage?belongs?to?the?secondary?cartilage,?which?is?not?only?affected?by?genetic?factors?but?also?by?stress,?drug?intake,?and?other?local?factors.?To?promote?the?growth?of?the?mandible,?various?exogenous?and?local?factors?were?used?to?alter?the?biological?environment?of?the?condylar?cartilage?to?stimulate?endochondral?ossification.?This?article?reviews?studies?on?the?influence?of?exogenous?factors?on?condylar?growth?and?reconstruction.?This?literature?review?will?provide?a?reference?point?for?the?treatment?of?patients?with?mandibular?retraction.

        exogenous?factors; ?condyle; ?growth?and?reconstruction; ?endochondral?ossification

        R?78

        A

        10.7518/hxkq.2017.06.015

        2016-11-08;

        2017-09-08

        國家自然科學基金(13007282)

        彭秋萍,住院醫(yī)師,碩士,E-mail:237479790@qq.com

        伍軍,主任醫(yī)師,碩士,E-mail:wujundent@163.com

        (本文編輯 ??杜冰)

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