蔡志杰 凌雅紅 劉同明

骨形態(tài)生成蛋白(bone morphogenetic protein，BMP)是一種由二聚物分子組成的疏水性酸性糖蛋白[1]。1965年，Urist[2]將脫鈣牛骨植入肌肉及皮下，成功誘導(dǎo)異位成骨，由此認(rèn)為骨基質(zhì)中存在一種可以誘導(dǎo)骨形成的物質(zhì)，并將之稱為BMP。提取的天然BMP是由幾種不同分子量蛋白組成的混合物，一個(gè)成熟的BMP分子是依賴半胱氨酸二硫鍵固定的雙鏈(每鏈含有400個(gè)氨基酸)多肽二聚體分子,其重要結(jié)構(gòu)中40%～50%與轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子(transforming growth factor,TGF)-β高度同源。目前已確認(rèn)的BMP家族成員達(dá)40多個(gè)[3]。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，BMP參與人體的物質(zhì)代謝及不同組織器官的形成和發(fā)育，參與胚層和肢體的形成，與心血管、呼吸、胃腸、泌尿、生殖及神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育密切相關(guān)，并在發(fā)育期及成年后等各個(gè)時(shí)期都發(fā)揮不同作用[4-5]。在骨重建中，BMP是骨骼發(fā)育和維持成人骨穩(wěn)態(tài)所必需的蛋白，且在骨折愈合過(guò)程中發(fā)揮重要作用[6]。在BMP家族亞型中，BMP-2，BMP-4，BMP-5，BMP-6，BMP-7，BMP-8和BMP-9都有促進(jìn)成骨的作用，臨床上BMP-2，BMP-4和BMP-7應(yīng)用較多[7-12]。下文對(duì)BMP-2，BMP-4和BMP-7在臨床骨重建中的應(yīng)用加以綜述。

一、BMP的信號(hào)傳導(dǎo)途徑

有研究結(jié)果表明，BMP的信號(hào)傳導(dǎo)過(guò)程主要是通過(guò)BMP與絲氨酸/蘇氨酸激酶受體結(jié)合完成的，這些受體又分為Ⅰ型和Ⅱ型，其結(jié)構(gòu)相似，都包括胞外區(qū)、跨膜區(qū)及胞內(nèi)區(qū)[13-15]。胞外區(qū)富含糖基化半胱氨酸，負(fù)責(zé)配體的識(shí)別和結(jié)合，在細(xì)胞外形成絲蘇氨酸四聚體復(fù)合物，激活受體磷酸化后經(jīng)過(guò)跨膜區(qū)進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)。胞內(nèi)區(qū)是富含絲氨酸/蘇氨酸激酶的高度同源結(jié)構(gòu)域，可激活下游信號(hào)。細(xì)胞內(nèi)傳導(dǎo)途徑主要有2種:一種是Smad依賴性途徑，即BMP配體、BMP受體和Smad分子介導(dǎo)的途徑；另一種是非Smad依賴途徑，即絲裂素活化蛋白激酶(mitogen activated protein kinase，MAPK)p38途徑[15-16]。(1)Smad依賴性途徑：Smad依賴性傳導(dǎo)途徑是通過(guò)Smad分子介導(dǎo)。Smad分子有2個(gè)高度保守結(jié)構(gòu)域，即氨基末端的Mad同源1(MH1)和梭基末端的Mad同源2(MH2)，兩者之間由不同序列氨基酸連接。其中所有Smad分子具有MH2結(jié)構(gòu)域，而MH1存在于Smad1/5/8(受體激活的Smad，R-Smad) 和 Smad4(通用Smad，Co-Smad)中。MH1結(jié)構(gòu)域具有DNA連接功能；MH2結(jié)構(gòu)域具有效應(yīng)分子的功能。在R-Smad梭基末端還有特征性SSXS序列，是BMPⅠ型受體磷酸化位點(diǎn)[16-17]。BMP與細(xì)胞膜表面Ⅰ、Ⅱ型受體結(jié)合形成復(fù)合物，Ⅱ型受體自身磷酸化被激活，Ⅰ型受體被磷酸化Ⅱ型受體激活。磷酸化Ⅰ型受體與R-Smads結(jié)合，導(dǎo)致R-Smads羧基末端SSXS序列磷酸化，有活性的R-Smads形成，兩分子磷酸化的R-Smads同聚化并與一分子Co-Smads結(jié)合從而形成三聚體復(fù)合物，復(fù)合物進(jìn)入細(xì)胞核，轉(zhuǎn)錄Runx2等相關(guān)基因的表達(dá)，從而調(diào)節(jié)成骨細(xì)胞相關(guān)基因的表達(dá)，以達(dá)到骨再生和骨重建的目的[18-19]。(2)非Smad依賴途徑：在非Smad依賴途徑中，BPM不僅能與細(xì)胞膜上的BMP-Ⅰ受體結(jié)合，還能繼續(xù)與游離的BMP-Ⅱ受體進(jìn)行特異性結(jié)合，再通過(guò)受體結(jié)合蛋白使TGF-β激活激酶(TGF-β activated kinase，TAK)連接蛋白(TAK binding protein，TAB)被激活，激活的TAB可在X染色體連鎖凋亡抑制蛋白(X-linked inhibitor of apoptosis，XIAP)的作用下形成TAB-TAK復(fù)合物，而TAK下游的MAPK細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)蛋白激酶(extracellular signal-regulated protein kinase，ERK)、p38、JNK被激活發(fā)生經(jīng)典的三級(jí)酶促級(jí)聯(lián)反應(yīng)，從而使MAPK激酶激酶(mitogen activated protein kinase kinase kinase，MAPKKK)被磷酸化激活，進(jìn)而磷酸化激活MAPK激酶(mitogen activated protein kinase kinase，MAPKK)，最后發(fā)生絲氨酸和酪氨酸兩個(gè)位點(diǎn)的磷酸化，從而激活MAPK[20-22]，進(jìn)入細(xì)胞核調(diào)控細(xì)胞核內(nèi)的Runx2等相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄與翻譯[23]，調(diào)節(jié)成骨細(xì)胞的相關(guān)基因表達(dá)，以達(dá)到骨再生和骨重建(bone remodeling)的結(jié)局。

二、骨重建

骨重建是由破骨細(xì)胞去除老的或損壞的骨骼(骨吸收)，隨后由成骨細(xì)胞形成新骨(骨形成)的一個(gè)持續(xù)的終身性過(guò)程。在骨重建中，骨吸收和骨形成之間保持著動(dòng)態(tài)平衡[24]。成骨細(xì)胞和破骨細(xì)胞在骨重建中起關(guān)鍵作用，這兩種細(xì)胞的協(xié)同作用承擔(dān)著整個(gè)生命體的骨重建任務(wù)。成骨細(xì)胞是骨形成細(xì)胞，來(lái)源于骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞(mesenchymal stem cells，MSCs)，可分泌大量礦化基質(zhì)并增殖分化形成骨細(xì)胞，骨細(xì)胞包埋進(jìn)礦化基質(zhì)形成骨；破骨細(xì)胞是一種多核細(xì)胞，起源于造血系統(tǒng)單核細(xì)胞，起到骨骼溶解作用[25-26]。破骨細(xì)胞可能通過(guò)表達(dá)和合成BMP來(lái)促進(jìn)骨形成，從而促進(jìn)成骨細(xì)胞在骨吸收部位的聚集、增殖和分化[27]。另外，BMP主要誘導(dǎo)未分化的間充質(zhì)細(xì)胞分化為軟骨和新生骨,其誘導(dǎo)成骨作用可分為趨化期、分化期、骨質(zhì)形成期和重塑期[28]。Shimizu等[29]的研究結(jié)果表明，BMP是骨形成激動(dòng)劑，誘導(dǎo)成骨作用顯著，且受到其他細(xì)胞因子如腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)、血小板衍生因子(platelet derived gowth factor，PDGF)等的協(xié)同或抑制，而TNF-α作為骨吸收激動(dòng)劑和骨形成抑制劑，是由成骨細(xì)胞產(chǎn)生并以自分泌方式抑制自身功能的。

三、BMP在臨床骨重建中的應(yīng)用

1.BMP-2在臨床骨重建中的應(yīng)用：2002年重組人BMP(recombined human bone morphogenetic protein,rhBMP)-2和rhBMP-7被美國(guó)食品藥品管理局(Food and Drug Administration，F(xiàn)DA)批準(zhǔn)應(yīng)用于治療骨不連、脛骨開放性骨折以及牙槽骨缺損等，并被廣泛應(yīng)用于臨床[30]。Richards和Anderson[31]在對(duì)rhBMP-2在四肢骨折治療應(yīng)用的探索中發(fā)現(xiàn)其最佳應(yīng)用劑量為4.2～8.4 mg。Rearick等[32]對(duì)48例經(jīng)足踝部融合或骨折骨不連高風(fēng)險(xiǎn)患者進(jìn)行了回顧性分析，用rhBMP-2作為骨愈合的增強(qiáng)劑，得出結(jié)論為rhBMP-2是一種安全有效的足踝高危手術(shù)骨愈合輔助劑。鎮(zhèn)萬(wàn)源等[33]對(duì)106例因腰椎退變接受融合手術(shù)的患者進(jìn)行了回顧性研究，發(fā)現(xiàn)腰椎間盤融合術(shù)中融合器植入BMP-2骨修復(fù)材料療效顯著,不僅能夠提供即刻的生物學(xué)穩(wěn)定性,達(dá)到有效的結(jié)構(gòu)性支撐作用,而且還能促進(jìn)患者椎間隙前后緣高度的恢復(fù)，明顯改善患者術(shù)后疼痛癥狀。陳啟剛等[34]在對(duì)15例SandersⅢ、Ⅳ型跟骨骨折患者進(jìn)行的回顧性隨訪中發(fā)現(xiàn)鎖定接骨板結(jié)合rhBMP骨修復(fù)材料治療跟骨骨折可有效維持跟骨解剖形態(tài),促進(jìn)骨愈合,減少了骨折不愈合的發(fā)生率。王軍等[35]對(duì)59例創(chuàng)傷性骨髓炎患者進(jìn)行了回顧性分析，發(fā)現(xiàn)利用硫酸鈣+萬(wàn)古霉素+BMP-2一期復(fù)合植入模式治療創(chuàng)傷性骨髓炎成骨可靠且安全性高，并發(fā)癥發(fā)生率低，抗感染效果滿意。盧巖巖等[36]采用髓芯減壓自體髂骨打壓植骨聯(lián)合BMP-2治療38例(52髖)早中期缺血性股骨頭壞死(osteonecrosis of the femoral head，ONFH)患者，可延緩或穩(wěn)定疾病，阻止股骨頭塌陷，推遲甚至避免關(guān)節(jié)置換術(shù)，取得了令人比較滿意的療效。程文俊等[37]采用改良髓芯減壓技術(shù)結(jié)合組織工程化自體骨、異體骨、BMP-2復(fù)合物治療國(guó)際骨循環(huán)研究會(huì)(Association Research Circulation Osseous，ARCO)分期Ⅱ期、ⅢA期股骨頭壞死患者，中期結(jié)果是可有效改善患髖功能，在一定程度上可以延緩股骨頭壞死進(jìn)程。胡磊等[38]對(duì)2012年6月至2015年7月收治的64例A型脊柱胸腰段骨折患者進(jìn)行回顧性病例對(duì)照研究，發(fā)現(xiàn)與單純后路傷椎椎弓根釘內(nèi)固定椎體內(nèi)植骨比較,采取后路傷椎椎弓根釘內(nèi)固定椎體內(nèi)植骨聯(lián)合rhBMP-2治療A型胸腰椎骨折可恢復(fù)椎體穩(wěn)定性,縮短骨折愈合時(shí)間,降低并發(fā)癥發(fā)生率。

周思睿等[39]在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中利用載有rhBMP-2和聚乳酸緩釋微球的復(fù)合生物支架修復(fù)一定范圍內(nèi)的犬橈骨臨界骨缺損(長(zhǎng)骨干缺損達(dá)到長(zhǎng)骨干直徑的1.5倍)，發(fā)現(xiàn)這一方法能有效減少自體骨移植量，為進(jìn)一步研究臨界及超臨界骨缺損的治療與修復(fù)提供了實(shí)驗(yàn)依據(jù)。苗瑩珂[40]構(gòu)建的載有BMP-2的聚乳酸-乙醇酸(poly-lactic-co-glycolic acid，PLGA)微球與納米纖維復(fù)合支架作為一種有蛋白緩釋載體的復(fù)合支架材料能夠應(yīng)用于骨修復(fù),在大鼠體內(nèi)能夠誘導(dǎo)成骨細(xì)胞分化為成熟骨細(xì)胞,進(jìn)而形成礦化基質(zhì),具有異位成骨和原位骨缺損修復(fù)的能力，從而為臨床應(yīng)用提供更多的選擇。有研究者利用固相多肽合成法合成含有17個(gè)氨基酸的新型短肽P17-BMP-2，不僅在體外具有促進(jìn)大鼠MSC增殖的活性并誘導(dǎo)MSC分化成骨，而且負(fù)載于膠原基納米羥基磷灰石/左旋聚乳酸(nano-hydroxyapatite/poly-L-lacticacid，nHAC/PLLA)中，有較好的緩釋效果[41]。Wang等[42]在大鼠實(shí)驗(yàn)測(cè)試中發(fā)現(xiàn)BMP-2比BMP-4能更有效驅(qū)動(dòng)多能干細(xì)胞向軟骨細(xì)胞分化，并在體內(nèi)持續(xù)影響軟骨祖細(xì)胞，使軟骨祖細(xì)胞走向更成熟的表型。朱樂(lè)全等[43]在大白兔實(shí)驗(yàn)研究中發(fā)現(xiàn)BMP-2基因轉(zhuǎn)染的MSC與纖維蛋白膠的混合物可以促進(jìn)前交叉韌帶重建后的腱-骨愈合。Tan等[44]在大鼠穿刺型椎間盤退變(IDD)模型中發(fā)現(xiàn)，rhBMP-2通過(guò)白細(xì)胞介素(interleukin,IL)-6、TNF-α和IL-10來(lái)顯著降低髓核組織和細(xì)胞的炎性反應(yīng)，從而抑制髓核細(xì)胞凋亡，降低基質(zhì)蛋白，減輕椎間盤退變，從而為椎間盤退變的治療提供了新的思路。常曉朋等[45]從細(xì)胞及基因水平揭示BMP-2和TGF-β2具有協(xié)同促進(jìn)MSC成骨分化的機(jī)制，為骨細(xì)胞的再生提供了實(shí)驗(yàn)和理論基礎(chǔ)。周慧芳[46]用第3代慢病毒載體將BMP-2，BMP-4，BMP-6，BMP-7和BMP-9導(dǎo)入小鼠MSC(MC3T3-E1)，使其有效表達(dá)，促進(jìn)MC3T3-E1向成骨細(xì)胞分化，另外BMP-2和BMP-7雙基因聯(lián)合轉(zhuǎn)染能有效提高成骨轉(zhuǎn)化，這為組織工程學(xué)骨重建研究提供了重要的理論依據(jù)和技術(shù)支持。盧小娟[47]通過(guò)利用新西蘭兔進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，BMP-9對(duì)骨缺損的成骨修復(fù)作用強(qiáng)于BMP-2，為后期BMP家族的臨床應(yīng)用提供了更開闊的思路。

2．BMP-4在臨床骨重建中的應(yīng)用：石少輝等[48]通過(guò)采用免疫組化方法測(cè)量發(fā)現(xiàn)， ONFH患者硬化帶形成與BMP-4表達(dá)強(qiáng)弱呈正相關(guān)，BMP-4的高表達(dá)可能促進(jìn)硬化帶的形成，因此可在臨床上應(yīng)用以延緩關(guān)節(jié)置換時(shí)間。Wu等[49]發(fā)現(xiàn)同源盒基因MEIS2在維持牙髓MSCs成骨分化潛能方面起著重要作用，而MSCs是一種可靠的有應(yīng)用前景的牙、骨等組織再生細(xì)胞來(lái)源，受到BMP-4刺激后MEIS2表達(dá)明顯上調(diào)，從而促進(jìn)MSCs成骨分化，達(dá)到骨組織再生的目的。李玨丹等[50]用免疫磁珠法分離培養(yǎng)人牙周膜干細(xì)胞(periodontal ligament stem cells，PDLSCs)，觀察細(xì)胞生長(zhǎng)情況，鑒定細(xì)胞的表型(CDl46、CD44和CD34)和多項(xiàng)分化潛能(成骨、成脂)，發(fā)現(xiàn)BMP-4、BMP-7和BMP-4+BMP-7均可促進(jìn)PDLSCs增殖和成骨分化，BMP4+BMP7聯(lián)合作用時(shí)細(xì)胞增殖和堿性磷酸酶(alkaline phosphatase，ALP)活性更強(qiáng)，具有協(xié)同作用，為BMP在口腔醫(yī)學(xué)臨床應(yīng)用提供了依據(jù)。

Umebayashi等[51]在利用大鼠進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)中將含有BMP-4的AcGFP質(zhì)粒載體與2%牛集膠原和β-磷酸三鈣顆?；旌希瞥苫蚣せ罨|(zhì)(gene activation matrixs，GAMs),將GAMs凍干移植到顱骨上,第8周在含1 mg BMP-4的標(biāo)本中檢測(cè)到骨形成，從而驗(yàn)證了BMP-4的成骨作用。楊明[52]在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中用缺陷型單純皰疹病毒載體系統(tǒng)建立組織工程骨，在體外使骨髓MSCs安全高效穩(wěn)定表達(dá)血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子165(vascular endothelial growth factor 165，VEGF165)及BMP-4基因，具有顯著的體外成骨作用，在體內(nèi)可以促進(jìn)成骨和血管化作用，對(duì)缺損兔橈骨具有良好的骨傳導(dǎo)性及骨誘導(dǎo)性，與自體骨移植效果相近。姜明宇等[53]在大鼠實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)將BMP-4基因轉(zhuǎn)入骨髓MSCs后，可以治療先天性脊柱裂畸形。Huang等[54]利用畢赤酵母的密碼子相對(duì)同義密碼子使用值，對(duì)人BMP-4 (human BMP-4，hBMP-4) 成熟結(jié)構(gòu)域的DNA序列進(jìn)行了優(yōu)化，在搖瓶培養(yǎng)的畢赤酵母中，優(yōu)化序列(48 mg/L)hBMP4蛋白表達(dá)水平比原序列(12 mg/L) hBMP-4提高了4倍，通過(guò)檢測(cè)細(xì)胞增殖和誘導(dǎo)小鼠異位軟骨形成，優(yōu)化后的DNA序列能顯著提高畢赤酵母中hBMP-4蛋白的表達(dá)，并能產(chǎn)生更具有生物學(xué)活性的重組hBMP-4，在異源蛋白表達(dá)系統(tǒng)中生產(chǎn)出更多的可用于臨床的具有生物活性的BMP-4，從而為BMP4的高效合成提供了方法。曹一汀[55]通過(guò)PCR(qRT-PCR)研究發(fā)現(xiàn)，升高的BMP-2和BMP-4主要來(lái)源于軟骨下骨，這一結(jié)果提示堿性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子2(fibroblast growth factor 2,FGF2)通過(guò)調(diào)控軟骨下骨活性上調(diào)其BMP表達(dá)水平，進(jìn)而促進(jìn)關(guān)節(jié)軟骨的損傷修復(fù)，由此構(gòu)建的定向釋放FGF2的膠原基復(fù)合材料可能成為一種有應(yīng)用前景的促進(jìn)關(guān)節(jié)軟骨修復(fù)的新型生物材料，并在家兔關(guān)節(jié)軟骨修復(fù)中得以證實(shí)。陳臨新等[56]構(gòu)建了表達(dá)BMP-4的腺病毒載體系統(tǒng),并成功轉(zhuǎn)染脂肪干細(xì)胞(adipose-derived stem cells，ADSCs)，在體外通過(guò)ELISA法檢測(cè)BMP-4基因修飾ADSCs軟骨相關(guān)蛋白的表達(dá)情況，通過(guò)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證實(shí)體內(nèi)BMP-4基因修飾的ADSCs復(fù)合藻酸鈣凝膠支架可修復(fù)小型豬膝關(guān)節(jié)軟骨缺損，為臨床軟骨損傷的修復(fù)提供了一種選擇。

3.BMP-7在臨床骨重建中的應(yīng)用：重組BMP于2001年8月在英國(guó)上市，Giannoudis和Tzioupis[57]對(duì)BMP-7在持續(xù)性骨折不愈合、假體周圍骨折治療和骨切除、髖臼重建后骨折愈合，牽張成骨、游離腓骨移植和關(guān)節(jié)融合術(shù)等各種臨床條件下的適應(yīng)證類型和療效進(jìn)行了評(píng)價(jià)，653例患者成功率為82%(535例)，未見局部或全身不良反應(yīng)，因此認(rèn)為BMP-7作為一種骨刺激劑是安全可靠的，可以被作為外科醫(yī)生對(duì)骨折進(jìn)行手術(shù)治療的一種強(qiáng)有力的輔助手段。Friedlaender等[58]通過(guò)122例BMP-7治療脛骨骨不連的大規(guī)模多中心臨床試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，采用BMP-7治療脛骨骨不連與自體骨移植相比具有無(wú)供區(qū)疼痛、出血少和手術(shù)時(shí)間大大縮短等優(yōu)勢(shì)，安全有效。Dimitriou等[59]使用rhBMP-7治療連續(xù)25例骨折不愈合患者，利用臨床和放射學(xué)相結(jié)合的評(píng)估方法，平均隨訪時(shí)間為4.2個(gè)月，未見并發(fā)癥或不良反應(yīng)，認(rèn)為rhBMP-7作為骨刺激劑是安全的，并且建議在手術(shù)中應(yīng)考慮使用rhBMP-7來(lái)治療骨折不愈合。Papanna等[60]在應(yīng)用BMP-7局部植入治療四肢耐藥骨折不愈合的安全性和有效性研究中，通過(guò)采用源自牛骨的膠原蛋白糊劑中局部植入BMP-7治療52例患者，進(jìn)行平均時(shí)間為5.6個(gè)月的臨床和放射學(xué)隨訪，認(rèn)為將BMP-7植入牛源性膠原糊劑中對(duì)四肢抵抗性骨折不愈合的治療可起到有效輔助作用。Singh等[61]在2004至2011年對(duì)連續(xù)接受BMP-7治療的患者進(jìn)行前瞻性隨訪，對(duì)骨折愈合情況進(jìn)行定期放射學(xué)和臨床評(píng)估，直至患者骨折愈合，認(rèn)為應(yīng)用BMP-7可以成功治療頑固性上肢骨折不愈合。Zimmermann等[62]對(duì)BMP-7與同種異體移植物對(duì)脛骨骨折延遲愈合患者的治療效果進(jìn)行了評(píng)估，對(duì)26例接受同種異體移植物患者使用BMP-7單一劑量3.5 mg粉末與2 ml患者血液、1 mg膠原的混合物，用止血海綿將其固定在在植入?yún)^(qū)域，其中24例患者骨折愈合，認(rèn)為BMP-7有較高的缺陷修復(fù)能力。還有學(xué)者采用復(fù)乳溶劑揮發(fā)法(W1/O/W2)分別制備負(fù)載BMP-2和BMP-7的2種聚乙丙交酯-聚乙二醇(polyglycolide-polyethylene glycol，PGLA-PEG)微球，使BMP在體外實(shí)驗(yàn)中緩慢釋放，使細(xì)胞活性長(zhǎng)期表達(dá)，效果優(yōu)于傳統(tǒng)的聚已內(nèi)酯(polycaprolactone，PCL)支架，為臨床應(yīng)用新型BMP材料提供了實(shí)驗(yàn)依據(jù)[63]。Ashraf和Gillgrass[64]進(jìn)行了前瞻性Ⅱ期臨床試驗(yàn)，對(duì)平均年齡為10.4歲的9例和2例分別因單側(cè)和雙側(cè)牙槽間隙接受手術(shù)治療的患者植入rhBMP-7，術(shù)后6個(gè)月行咬合X線檢查評(píng)價(jià)牙槽裂隙部位骨形成情況，隨訪10年，觀察BMP-7對(duì)正畸治療和上頜生長(zhǎng)的影響，其中單側(cè)牙槽裂患者X線檢查結(jié)果顯示Kindelan評(píng)分為1或2級(jí)的患兒骨形成良好，移植成功的兒童接受了常規(guī)的正畸隨訪，上頜生長(zhǎng)與自體骨移植效果相似，未見長(zhǎng)期并發(fā)癥和骨形成模式異常，為rhBMP-7在兒童牙槽骨缺損重建中的應(yīng)用提供了獨(dú)特的證據(jù)。

曲福軍等[65]構(gòu)建轉(zhuǎn)染BMP-7基因組織工程軟骨，用以修復(fù)家兔膝關(guān)節(jié)軟骨缺損，在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)染與未轉(zhuǎn)染BMP-7基因組織工程軟骨對(duì)家兔膝關(guān)節(jié)軟骨缺損均有修復(fù)作用,但轉(zhuǎn)染BMP-7基因組織工程軟骨的修復(fù)作用更強(qiáng)。貝抗勝等[66]經(jīng)研究證實(shí)BMP-7在體外可以促進(jìn)和誘導(dǎo)骨膜細(xì)胞向成骨細(xì)胞分化。Schlickewei等[67]制備一種可作為生物活性骨替代材料的可注射DNA負(fù)載納米磷酸鈣糊劑，發(fā)現(xiàn)BMP-7和VEGF-A-編碼磷酸鈣納米粒DNA負(fù)載骨糊劑使兔模型中臨界大小骨缺損的愈合速度明顯加快。Chen等[68]在裸鼠實(shí)驗(yàn)中將人BMP-7重組腺病毒穩(wěn)定轉(zhuǎn)染至人真皮源性成纖維細(xì)胞(human dermal-derived fibroblast cells，hDDFCs)中，發(fā)現(xiàn)腺病毒介導(dǎo)的BMP-7表達(dá)可促進(jìn)hDDFCs的成骨分化，增強(qiáng)成骨細(xì)胞相關(guān)基因的表達(dá)，對(duì)hDDFC成骨有明顯促進(jìn)作用，證實(shí)以BMP-7表達(dá)的腺病毒轉(zhuǎn)染hDDFC是一種有效的骨組織工程修復(fù)工具。

BMP-2、BMP-4和BMP-7的臨床應(yīng)用基本都是以重組BMP載體等形式促進(jìn)骨愈合，從而達(dá)到骨重建的目的。骨重建成功的關(guān)鍵在于術(shù)者操作的精細(xì)程度，將不愈合組織徹底切除，穩(wěn)定固定以及對(duì)骨的軸線、長(zhǎng)度和扭轉(zhuǎn)的恢復(fù)，而BMP僅僅是促進(jìn)骨折的愈合，并不能起到代替作用[69]。其中BMP-4在骨重建過(guò)程的主要作用是刺激骨硬化，起到對(duì)BMP-2和BMP-7的協(xié)同作用[70]。BMP-4在骨、眼、胃腸、心血管、神經(jīng)系統(tǒng)甚至腫瘤等相關(guān)疾病中均有不同形式的表達(dá)[71],目前在骨科臨床應(yīng)用較少，主要用于組織工程學(xué)方面的研究，現(xiàn)有研究結(jié)果有待進(jìn)一步臨床實(shí)驗(yàn)證實(shí)；BMP-2和BMP-7在骨重建中的主要作用是誘導(dǎo)MSC向成骨細(xì)胞分化，成骨分化受到由多個(gè)BMP組成的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)調(diào)控，在分化過(guò)程中存在選擇性的表達(dá)增加和減少，其中BMP-2是這一網(wǎng)絡(luò)的中央調(diào)節(jié)器[72-73]。在軟骨形成和成骨過(guò)程以及血管重建過(guò)程中，BMP-2的作用甚至被認(rèn)為是必不可少的[74]。

四、小結(jié)

綜上所述，BMP在臨床骨重建中的應(yīng)用主要是通過(guò)一系列的信號(hào)傳導(dǎo)誘導(dǎo)未分化MSC的基因表達(dá)，促使MSC分化為軟骨和新生骨，BMP家族成員相互協(xié)調(diào)、協(xié)同作用，從而達(dá)到促進(jìn)骨重建的目的。BMP在骨折愈合過(guò)程中不僅能促進(jìn)骨的生物學(xué)穩(wěn)定性，而且能起到骨支撐作用，從而成為臨床應(yīng)用較多的骨修復(fù)材料。但是BMP存在降解快、成本高、所需劑量大以及可能導(dǎo)致溶骨、異位骨化和局部炎癥等諸多缺點(diǎn)，使其臨床應(yīng)用受到限制。BMP-2在骨重建中的作用最重要，在臨床的應(yīng)用也最為廣泛。但是，BMP-2合成材料存在不能長(zhǎng)久緩慢釋放等缺點(diǎn)，還需要生物工程材料的改進(jìn)。另外，BMP-9在骨修復(fù)重建中的作用優(yōu)于BMP-2，BMP-4在骨、眼、胃腸、心血管、神經(jīng)系統(tǒng)甚至腫瘤等相關(guān)疾病中均有不同形式的表達(dá)，由此可見BMP家族仍存在更多的探索空間，伴隨著科技的進(jìn)步以及多學(xué)科的協(xié)作，BMP家族可能被更多應(yīng)用于臨床。目前大多數(shù)BMP相關(guān)研究仍處于動(dòng)物實(shí)驗(yàn)階段，如何使BMP在臨床應(yīng)用中形成穩(wěn)定持續(xù)緩慢釋放的誘導(dǎo)物質(zhì)，又不導(dǎo)致溶骨、炎癥以及異位骨化，從而促進(jìn)骨折愈合和腱-骨愈合，最終完成促進(jìn)骨重建的作用，尚需要更深入長(zhǎng)久的多學(xué)科研究探索。