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编号:10274674
前颌骨矫正对人工腭裂大鼠上颌骨生长发育影响
http://www.100md.com 《实用口腔医学杂志》 2000年第3期
     作者:房兵 邱蔚六 袁文化 唐友盛 沈国芳 朱敏 陈建宇 张桦

    单位:唐友盛(上海第二医科大学第九人民医院口腔颌面外科 200011);沈国芳(上海第二医科大学第九人民医院口腔颌面外科 200011);朱敏(上海第二医科大学第九人民医院口腔颌面外科 200011);陈建宇(上海第二医科大学第九人民医院口腔颌面外科 200011);张桦(上海第二医科大学第九人民医院口腔颌面外科 200011)

    关键词:矫形外科手术;腭裂;上颌骨;近交系大鼠;转化生长因子

    实用口腔医学杂志000306〔摘要〕 目的:探讨前颌骨矫正对上颌骨生长发育的影响;检测上颌骨周围 骨缝成骨的活跃程度。方法:以40 d Wistar大鼠建立人 工双侧腭 裂模型,Latham矫正器前颌骨矫 正;应用免疫组化和原位杂交技术检测上颌骨周围骨缝TGF-β的表达。结果: 免疫组化检 测,矫正第7,14 天后实验组大鼠TGF-β的阳性表达与两对照组之间无显著性差异;原位 杂交检测,从第7 天开始实验组TGF-β mRNA阳性表达明显高于对照组,两对照组之间差异无显著 性。结论:前颌骨矫正后,大鼠上颌骨周围骨缝区有成骨活跃。
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    中图分类号:R782.2+2 文献标识码:A

    文章编号:1001-3733(2000)03-0188-04

    The effects of premaxillary orthopedics on the expression

    of transforming growth factor in artificial bilateral cleft palate of Wistar rats

    Fang Bing,Qiu Weiliu,Yuan Wenhua,et al.

    (Department of Oral and Maxillofacial Surg ery,Shanghai Second
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    Medical University Affiliate 9thPeople's Hospital, Sha nghai 200011)

    〔Abstract〕Objective:To determine the expression of transforming (TG F-β) in t he jugomaxillary sutures,temporomalar sutures and sphenopalatine sutures after p r emaxillary orthopedics.Methods:Immunohistochemistry techni que and situ hybridiza tion technique were used to detect the expression of TGF-β among the subject g roup and tow control groups.Results: TGF-β positive reacti on was not different among the three gropes after orthopedics detected by immunohistochemistry (P >0.0 5) in 14 days.The level of TGF-β mRNA in the subject groupe was higher than th at in th e control after 7~14 days treatment.Conclusion: Orthopedi cs of premaxillar may result in positive reaction of osteogenesis increase.
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    Key words Orthopedic surgery operation;Cleft palate; Maxilla ;Inbred strains rat;Transforming growth facter beta▲

    前颌骨矫正是在双侧唇腭裂患儿新生儿期,唇裂整复手术前进行的正畸治疗,应用矫正 器排齐紊乱的牙弓,内收前突的前颌骨,纠正侧方腭弓的塌陷,恢复腭的正常形态,为唇裂 、腭裂、槽裂整复术创造有利的条件。长期以来国内外学者对该治疗是否影响了上颌骨 的生长发育意见分歧,Berkowitz等认为早期颌骨矫正阻碍了面中部的发育,是对上颌 生长粗暴干扰〔1〕。Figveroa等认为早期上颌矫正可刺激上颌骨发育,防止上颌骨 塌陷,获得一个完美的腭〔2〕,目前国内外的报道均为临床的回顾性研究,实验研 究尚未见报道。

    生长转化因子-β(transforming growth factor,TGF-β)是一类具有多种生物学活性的细 胞因子,是骨形态发生过程中的重要调节因子〔3〕。实验证明TGF-β可刺激多种骨 组织细胞的增殖分化,可刺激骨膜生发层内的骨祖 母细胞向成骨细胞转化,促进成骨细胞等增殖及合成细胞外基质的能力,进而促进新骨形 成。是骨形态发生过程中的重要调节因子〔3〕
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    本实验目的是检验前颌骨矫正后大鼠上颌骨周围骨缝中TGF-β蛋白和基因的表达水平,探 讨上颌骨周围骨缝的生长发育的状态和成骨的机制。

    1 材料和方法

    1.1 动物的分组

    如表1。40 d雄性Wistar大鼠,随机取12只,同一天手术造 裂,5 d后从造裂的大鼠中随机取6只安装矫正器,3组大鼠喂养条件、食物和环境相同(表1) 。

    1.2 实验步骤

    表1 实验动物分组 分组

    实验时间

    7 d(只/骨缝条)

    1 4 d(只/骨缝条)
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    阴性对照组

    3/9

    3/9

    阳性对照组

    3/9

    3/9

    实验组

    3/9

    3/9

    1.2.1 动物模型的建立

    腭部造裂的部位见图1。250 g/L戊巴比妥(25 ml/kg),腹腔内注射全麻,从门牙舌侧翻起腭 粘膜瓣,用裂钻在硬腭的前颌骨与侧腭板交界处“V”字去骨,裂隙宽约1.5 mm,腭瓣复位 缝合,纱条加压2 min完成手术
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    2.2 大鼠口内固定式矫治器的制作与安装

    根据Latham矫治器的原理,制作适合于大鼠口内的固定式矫治器。其组成是:①固定于 大鼠 上腭后牙区的腭部弹簧式牵引器;②前颌骨牵引杆;③弹性牵引链。全麻下安装矫治器( 图2)。

    图1 手术造腭裂示意

    2.3 取材及标本处理

    矫正7,14 d后断颈处死大鼠,分别取上颌骨周围骨缝:颧颌缝、翼颌缝、颞颧缝各两条,置 8.88 mol/L(4%)多聚甲醛液中固定1 h以上,并继以4.03 mol/L(15%)EDTA,1.11 mo l/L (0.5%)多聚甲醛液脱钙48 h,蒸馏水漂洗过夜。上行梯度乙醇脱水,二甲苯透明,浸蜡 , 石蜡包埋。
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    2.4 免疫组织化学标记

    TGF-β单克隆抗体均由第四军医大学口腔病理教研室提供。石蜡切片,捞片于预涂有2%APE S载玻片上,60 ℃烤片1 h。二甲苯脱蜡。下行梯度乙醇水化,0.05 mol/L PBS漂洗。体积 分数为3%过氧化氢/乙醇溶液处理30 min(室温)阻断内源性酶,20 g/L透明质酸酶消化20 mi n(37 ℃),PBS漂洗。鼠血清30 min(37 ℃),一抗TGF-β(1∶5 PBS稀释)过夜(4 ℃冻箱)。复 温1 h(37 ℃烤箱),PBS漂洗,二抗,PBS漂洗。ABC显色约2 h。常规脱水透明,封片。

    2.5 原位杂交

    图2 前颌骨矫正器

    TGF-β寡核苷酸探针,DIG标记试剂盒均由第四军医大学口腔病理教研室提供,石蜡切 片常 规脱蜡至DEPC水及0.1 mol/L PBS(pH7.4),0.2 mol/L HCl 20 min,蛋白酶K 37 ℃消化15 min,2.26 mol/L (0.2)%甘氨酸10 min,22.2 mol/L (10%)多聚甲醛30 min,梯度酒精 脱水后42 ℃杂交2 0 h,2×ssc,1×ssc,0.5×ssc依此充分洗涤,Buffer l洗,正常羊血清封闭,滴加Anti - DIG-AP(1∶500),37 ℃孵育2 h,Buffer 1、Buffer 3充分洗涤,滴加显色液(NBT/BCIP) ,暗处显色18 h后,用TE充分显色以终止反应常规脱水透明,封片。
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    细胞图象分析,测定单位面积灰度值(X%),域值在75%以上代表细胞染色的阳性,90%以上代 表强阳性。

    使用德国生产的KS400图像分析系统;每张切片在高倍镜下(×40)随机选择骨缝区的2个视野 。由摄像机摄像,呈像于彩色监视器上,事先定好的参数背景下,测定单位面积灰度值输入 计算机处理,计算被测视野中的阳性率,输出数据进行统计学处理。

    统计学方法,配对t检验,由计算机完成,SPSS 8.0 统计软件。

    2 结 果

    2.1 免疫组化结果细胞图像分析

    矫治第7,14 天时骨缝中TGF-β阳性率的测量结果分析见表2、3。3组标本之间无显著性 差异。

    2.2 原位杂交结果细胞图像分析
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    测定单位面积灰度值(X%)

    TGF-β mRNA在骨缝处细胞中的阳性表达结果为:在第7 天时3组比较实验组的阳性率 高于两对照组(P<0.05),而两对照之间的差异无显著性(P>0.05)。3个组之间 TG F-β mRNA的强阳性表达水平无显著性差异(P>0.05)。数据统计分析结果见表4,5。

    矫正第14 天时,骨缝区细胞TGF-β mRNA表达的阳性率实验组高于两个对照组(P< 0.05),而 两个对照组之间的差异无显著性(P>0.05)。与第7 d中不同的是,TGF-β mRNA的阳性 表达实 验组也明显大于两对照组(P<0.05),而两对照组之间无明显的差异(P>0.05),比较 结果见表6,7。

    表2 矫治第7 天3组TGF-β阳性率(%,±s) 阴性对照组
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    阳性对照组

    实验组

    P值

    8.2117±5.238

    7.4±6.731

    >0.05

    8.2117±5.238

    8.3233±3.295

    >0.05

    7.4±6.731

    8.3233±3.295

    >0.05
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    表3 矫治第14 天3组TGF-β阳性率(%,±s) 阴性对照组

    阳性对照组

    实验组

    P值

    9.4425±5.591

    8.0075±2.478

    >0.05

    8.0075±2.478

    5.9825±2.236

    >0.05
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    9.4425±5.591

    5.9825±2.236

    >0.05

    表4 矫正第7 天3组TGF-β mRNA阳性率(%,±s) 阴性对照组

    阳性对照组

    实验组

    P值

    3.585±0.969

    3.7017±2.406

    >0.05
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    3.7017±2.406

    11.9±4.982

    <0.05

    3.585±0.969

    11.9±4.982

    <0.05

    表5 矫正第7 天3组TGF-β mRNA阳性率(%,±s) 阴性对照组

    阳性对照组

    实验组

    P值
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    1.7178±3.959

    1.41±1.55

    >0.05

    1.41±1.55

    2.7683±2.735

    <0.05

    1.7178±3.959

    2.7683±2.735

    <0.05

    表6 第14 天时3组TGF-β mRNA表达的阳性率(%,±s) 阴性对照
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    阳性对照组

    实验组

    P值

    3.1483±1.953

    2.9583±1.507

    >0.05

    2.9583±1.507

    9.2967±3.766

    <0.05

    3.1483±1.953

    9.2967±3.766

    <0.05
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    表7 第14 天时3组TGF-β mRNA表达的阳性率(%,±s) 阴性对照组

    阳性对照组

    实验组

    P值

    0.5217±0.516

    1.3150±0.642

    >0.05

    1.3150±0.642

    3.2917±1.473

    <0.05
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    0.5217±0.516

    3.2917±1.473

    <0.05

    3 讨 论

    TGF-β为一同源双体蛋白,以血小板和骨组织中含量最为丰富。TGF-β与骨生长有密切的 关系,实验证明TGF-β可起动骨和软骨的形成〔4〕。而在它的作用中,主要内源性 TGF-β参与调节,外源性TGF-β一方面促进内源性TGF-β表达,另一方面刺激自分泌TGF -β 〔5〕。在骨组织中的TGF-β的量的多少,可提示受检测的部位成骨的活跃程 度。

    目前研究TGF-β的文献中,采用的均是骨折模型,从中发现了TGF-β以及它的作用机制。 骨折伤口愈合过程中,第5 天 TGF-β即参与成骨。研究证实伤口组织中内源性TGF-β主 要有以下几个来源:①血小板α颗粒中含有高浓度的TGF-β,受到凝血酶刺激时血小板脱 颗 粒将TGF-β释放;②巨噬细胞,重组DNA技术证实伤口中巨噬细胞能够表达高水平的TGF- β mRNA;③淋巴细胞,TGF-β是T淋巴细胞内源性因子之一,它能合成并分泌内源TGF-β 〔6〕
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    本实验免疫组化结果显示,矫正14 d后,未发现TGF-β的阳性信号增强,而原位杂交发现 在矫正第7 天后,骨缝区细胞TGF-β mRNA基因表达有明显增强,证明前颌骨矫正刺激大鼠 上 颌骨周围骨缝的细胞合成TGF-β活跃;但以往的文献中在第5 天即免疫组化检测出TGF-β 阳性表达增高,可能因为骨折后的成骨与本实验中骨缝受到刺激而成骨启动机制有所不同。 骨折区由于血凝块和骨断端骨基质中TGF-β的释放,可很快使局部的外源性TGF-β含量上 升。因此骨折后可在早期免疫组化检出TGF-β的阳性信号,而本实验中前颌骨矫正的力量 对骨缝的刺激不是创伤,而是增加了张力,骨缝区无外源性TGF-β的释放。由于骨缝处生 物力学环境变化激活成骨细胞,合成并分泌TGF-β,从而启动骨的再生。因此在免疫组化 手段还没有检测到TGF-β蛋白时,原位杂交已检测到了TGF-β的mRNA表达阳性增加,即 细胞合成TGF-β蛋白的活性升高。

    TGF-β的作用是促进成骨细胞和软骨细胞的合成分泌骨基质,使分化的成骨细胞聚集,从 而加速成骨的过程〔7〕。在本实验中发现大鼠戴用矫治器后第7 天,上颌骨周围骨 缝处的细胞中TGF-β mRNA的基因表达已明显的高于对照组。 矫治14 d后TGF-β的基因表达 阳性率增强,说明矫治组骨缝中的细胞被激活,开始成骨。由此推论,前颌骨矫正可刺激大 鼠上颌骨的生长活跃。
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    在本实验中,TGF-β和TGF-β mRNA的阳性表达两对照组之间均无显著性差异,说明腭部 的造裂手术未对上颌骨的生长产生影响。■

    国家自然科学基金资助批准号:39870779

    参考文献

    [1]Berkowitz S.Cleft Lip and Palate.In,Berkowitz S.Cleft Lip and Palate.Vo l.1 Philadelphia:Mosby,1991.179

    [2]Figueroa AA,Reisberg DJ,Polley JW.Intraoral-appliance modification to retract the premaxilla patients with bilateral Cleft Lip.Cleft Palate-Craniofacial J, 1996,33(6):497
, 百拇医药
    [3]司晓辉,金岩,杨连甲.转化因子-β和重组人骨形成蛋白-2刺激骨膜成骨的实验研究, 第四军医大学学报,1997,18(5):433

    [4]Joyce LE,Jingushi S,Bolander ME.TGF in the regulation of fracture repair.Ortho p Clin North Am,1990,21:199

    [5]杨连甲,金岩,胡蕴玉主编.口腔和骨科的生物活性材料,西安:陕西科学技术出 版社,1993.231

    [6]Nielson HM,Andreassen TT,Ledet T,et al.Local injection of TGF-β increase s the strength of tibial fractures in the rats.Acta Orthop Scand,1994,65(1):37

    [7]Massague J.The TGF-family of growth and differentiation factors.Cell,1987,49( 4):437

    收稿日期:1999-07-21

    修稿日期:1999-12-30, 百拇医药