BMP异位诱导成骨的Micro-CT评价(3)

　　寻找理想的骨移植替代物始终是骨移植与骨修复研究领域的热门课题。即使临床已经应用的替代物如自体骨、异体骨及各种人工骨和一些初步临床应用的个体化设计的组织工程骨均不同程度存在诸如取骨量有限、存在潜在病毒感染、免疫排斥反应、新骨形成和材料降解不匹配等诸多问题。因此，有学者开始考虑能否利用BMP异位骨诱导作用将异位生成骨用于骨移植[3-5]。Kusumoto等[6]以I型胶原为rhBMP-2载体在Wistar大鼠肌肉中异位预制了血管化的骨组织，Inoda等[7]以胶原海绵为rhBMP-2载体于Wistar大鼠肌肉中异位构建骨组织，3周时用于修复骨缺损，并与自体骨，异体骨进行了比较，实验结果令人满意。然而Cooley等[8]对rhBMP-2异位成骨进行的长期观察研究表明，这种皮下或肌肉内注射rhBMP-2所诱导生成的异位骨与在骨性组织中长期存在的新生骨不同，异位成骨是短期成骨，异位新生骨会发生吸收，在4周时完全丧失钙化特征，在其设计的9组实验中，除4组皮瓣组外，其它5组新生骨在4～5周时均全部消失。

　　本实验直接将从小牛皮质骨中提取的天然BMP(二次纯化离心所得的块状沉淀2mg)未加任何载体，单独植入小鼠股部肌肉中， MicroCT三维重建发现，除bBMP植入1周时尚无放射性显影外，从2周开始均有较强的放射线显影，诱导分化的组织呈椭圆状，2周到4周时，组织块表面呈疏松的蜂窝状， 6周开始至12周则逐渐光滑致密，皮质骨骨密度自2周逐渐增加至12周时最高，很好地印证了影像学所见，与Cooley等所观察到的rhBMP异位生成骨在4～5周时全部消失不同，bBMP所诱导的异位生成骨4周后仍存活并在改建中。表1 不同时间点各参数值

　　三维重建图像显示， 2、4、6周时异位新生骨以疏松的骨小梁形成椭圆形组织块，后期则内部骨小梁数量逐渐减少，外部钙化加强，骨质改建，与检测得到的组织矿含量(TMC)和组织骨密度(TMD)总体均呈上升趋势及骨小梁数量(Tb.N)逐渐下降的结果相吻合;骨体积分数(BVF)即骨体积占总体积的比例在本组实验中也呈下降趋势，从另一个侧面证明了骨小梁数量的减少;结构模型指数(SMI)是通过计算骨骼表面的曲率来描述骨小梁板状和杆状的程度的指数，理想的板状骨小梁和杆状骨小梁的SMI数值分别为0和3，发生骨质疏松时，骨小梁从板状向杆状转变，SMI数值增加[9]。本组实验中，SMI值在6周时为最高约2.07，在12周时为最低约0.81，即6周时骨小梁接近杆状，而12周时接近板状，骨质明显改建;本组实验中骨小梁平均厚度(Tb.Th)持续增加则更加充分地说明了骨小梁的进一步改建。

　　Seiya等[10]以βTCP作为rhBMP-2载体在体内肌肉中异位构建血管化的自体骨，结果表明，血管化在异位骨的形成和维持中起着至关重要的作用。本实验直接异位植入块状bBMP，诱导形成的椭圆形组织块外周被肌肉所包绕，有着丰富的血供，骨质未见明显吸收，而组织块内部，由于没有载体支架，血管长入困难，血供差，部分骨小梁逐渐吸收降解，提示血供在异位骨的形成和维持中可能起着重要作用，后续实验应将进一步探讨血管化和血供在bBMP异位成骨中的作用。

　　bBMP无需任何载体即可在肌肉中异位成骨，本实验椭圆形异位骨组织块内骨小梁在4周以后开始吸收减少，但内部残存骨小梁和外层骨质不仅持续存活，而且，骨质进一步塑形改建，提示bBMP异位生成骨存在潜在的应用价值。

【参考文献】

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　　[4]Kazuya Yoshida，Kazuhisa Bessho，Kazuma Fujimura，et al.Osteoinduction capability of recombinant human bone morphogenetic protein-2 in intramuscular and subcutaneous sites: an experimental study[J]. Journal of Cranio- Maxillofacial Surgery, 1998, 26:112-115.

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　　[6]Kusumoto K,Bessho K,Fujimura K, et al. Prefabricated muscle flap including bone induced by recombinant human bone morphogenetic protein-2: an experimental study of ectopic osteoinduction in a rat latissimus dorsi muscle flap[J].British Journal of Plastic Surgery , 1998 , 51: 275-280.

　　[7]Inoda H，Yanmmoto G，Hattori T.rhBMP2 induced ectopic bone for grafting critical size defects： a preliminary histological evaluation in rat calvariae[J].Int J Oral Maxillofac Surg, 2007, 36(1):39-44.

　　[8]Cooley BC， Daley RA，Toth JM.Long-term BMP-2 induced bone formation in rat island and free flaps[J]. Microsurgery, 2005, 25(2): 167-173.

　　[9]Hildebrand T,Ruegsegger P. Quantification of bone microarchitecture with the structure model index[J]. Comp Meth Biomech Miomed Eng，1997;1:15-23.

　　[10]Seiya Jingushi, Ken Urabe, Ken Okazaki, et al. Intramuscular bone induction by human recombinant bone morphogenetic protein-2 with beta-tricalcium phosphate as a carrier: in vivo bone banking for muscle-pedicle autograft[J]. J Orthop Sci , 2002, 7:490-494.