BMP-2及BBP在大鼠骨融合模型中的應(yīng)用.pdf

1、第一部分、軟組織對(duì)于rhBMP-2炎癥反應(yīng)的體外和大鼠體內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究
　　 目的：本研究通過rhBMP-2的體外實(shí)驗(yàn)和大鼠體內(nèi)實(shí)驗(yàn)來了解rhBMP-2引起軟組織發(fā)生炎癥反應(yīng)的特點(diǎn)和機(jī)制。
　　 方法：在體外實(shí)驗(yàn)中，我們應(yīng)用3種ELISA試劑盒(IL-6，IL-10，TNF-α)來量化不同濃度rhBMP-2(1，3，5，10，20μg)在LPS中對(duì)于THP-1細(xì)胞作用產(chǎn)生的細(xì)胞因子。在體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中，我們將可吸收的膠原海綿附以不

2、同濃度的rhBMP-2并將其置入Lewis大鼠的雙側(cè)背部，其中一側(cè)置于皮下，另一側(cè)置于肌肉間。然后使用MRI來檢驗(yàn)術(shù)后3小時(shí)，術(shù)后2，4，7天的水腫情況。使用MIPAV軟件測(cè)量并比較炎癥反應(yīng)的體積。術(shù)后7天處死大鼠，測(cè)量和比較皮下置入組的腫塊大小和肌間置入組的炎性區(qū)域。組織學(xué)分析置入物周圍的組織結(jié)構(gòu)。
　　 結(jié)果：體外實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示IL-6，IL-10，和TNF-α的釋放和rhBMP-2有劑量依賴性。體內(nèi)實(shí)驗(yàn)的軟組織水腫和rhBM

3、P-2有劑量依賴性，水腫高峰期在皮下植入組為術(shù)后3小時(shí)，而在肌肉間植入組為術(shù)后第二天。皮下植入組在置入后形成肉芽腫樣腫塊，并且10ug和20ug組的腫塊明顯較大。rhBMP-2植入后的炎癥反應(yīng)未突破皮下筋膜等物理屏障。肌肉間植入的在皮下的炎癥彌散范圍不確定，高劑量rhBMP-2組(10ug和20ug)部分出現(xiàn)囊性血腫。高劑量rhBMP-2組肌間植入的炎性面積明顯較大。
　　 結(jié)論：膠原海綿和rhBMP-2對(duì)于植入后的炎癥反應(yīng)和組

4、織水腫均有作用。組織水腫繼發(fā)于rhBMP-2置入后與周圍的軟組織接觸以及沿著手術(shù)切口的擴(kuò)散，它的病理機(jī)制主要是一種較強(qiáng)的免疫反應(yīng)和囊性血腫的形成。如果在大鼠模型上的這種反應(yīng)和人的反應(yīng)類似，那么現(xiàn)在目前臨床上使用的有效劑量的rhBMP-2的劑量(人類1.5mg，大鼠5ug)可能導(dǎo)致嚴(yán)重的組織水腫，提示應(yīng)該降低rhBMP-2的使用劑量。
　　 第二部分、體外實(shí)驗(yàn)中BBP對(duì)于BMP-2骨形成的影響
　　 目的：通過體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)

5、來闡明BBP對(duì)于rhBMP-2骨形成作用的影響。
　　 方法：將大鼠的骨髓基質(zhì)細(xì)胞置入包含有rhBMP-2的聚合物載體支架中培養(yǎng)，在有或無BBP的情況下分別使用pNPP偶氮偶聯(lián)法檢測(cè)細(xì)胞ALP活性和使用實(shí)時(shí)定量RT-PCR檢測(cè)骨形成基因Ⅰ型膠原蛋白及OPN的表達(dá)。
　　 結(jié)果：在體外3D培養(yǎng)條件下，至少100ng的rhBMP-2才能引起基因表達(dá)的明顯增加，RBMSC細(xì)胞ALP的活性隨著時(shí)間而增加，但加入BBP并不能明顯增

6、強(qiáng)它的活性，單純BMP-2組和BMP-2+BBP組細(xì)胞ALP表達(dá)無明顯差異。
　　 結(jié)論：盡管在異位骨形成實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ秃痛笫蠹怪诤夏Ｐ椭?，BBP可以增強(qiáng)rhBMP-2介導(dǎo)的骨形成作用，但體外試驗(yàn)的結(jié)果BBP有可能是抑制或延遲rhBMP-2介導(dǎo)的骨形成。
　　 在體外環(huán)境中，BBP可能通過競(jìng)爭(zhēng)細(xì)胞受體而抑制rhBMP-2的活性或者與rhBMP-2結(jié)合后引起其三維構(gòu)像的改變從而改變了它與細(xì)胞的結(jié)合。
　　 第三部分、大

7、鼠股骨缺損模型中BBP增強(qiáng)BMP-2的骨誘導(dǎo)作用
　　 目的：通過大鼠節(jié)段性股骨缺損模型來闡明BBP增強(qiáng)作用的有效性。
　　 方法70只缺損分別分成7組，每組不同劑量的rhBMP-2有或沒有1000mgBBP，4周和8周后分別攝片，動(dòng)物8周后處死，股骨樣本分別手工評(píng)估，采用uCT測(cè)量骨容積，隨后分別采用組織學(xué)和生物力學(xué)分析。
　　 結(jié)果：高劑量(10mg)rhBMP-2組術(shù)后8周可見骨愈合，骨缺損處骨的完全覆蓋和

8、橋接，但低劑量(5mg和2mg)rhBMP-2組術(shù)后8周骨愈合欠佳。與單獨(dú)應(yīng)用rhBMP-2相比，使用低劑量的rhBMP-2復(fù)合一定量的BBP可以取得更滿意的骨形成量。BBP增強(qiáng)rhBMP-2的骨形成活性發(fā)生于4-8周時(shí)，而在術(shù)后早期并無明顯作用。單純應(yīng)用BBP僅可見骨缺損處局部的鈣化，未見骨愈合。
　　 結(jié)論：BBP能顯著增強(qiáng)rhBMP-2的骨形成活性，這種增強(qiáng)作用需要一定時(shí)間來產(chǎn)生效果；其活性發(fā)生于術(shù)后4-8周時(shí)，在術(shù)后早期

9、并無明顯作用。而且BBP本身并沒有骨誘導(dǎo)潛力，僅僅能增強(qiáng)rhBMP-2的骨形成活性。BBP起到緩釋作用，與rhBMP-2緊密結(jié)合后，讓rhBMP-2緩慢而持久的釋放。
　　 第四部分、大鼠脊柱融合模型中BBP增強(qiáng)BMP-2的骨誘導(dǎo)作用
　　 目的：驗(yàn)證在大鼠脊柱融合模型中BBP對(duì)于rhBMP-2骨誘導(dǎo)作用的影響
　　 方法：采取Lewis大鼠的脊柱后外側(cè)橫突間融合模型，在膠原海綿為載體的rhBMP-2中加入BBP

10、并減少rhBMP-2的用量，測(cè)試兩種不同劑量的BBP(500ug和1000ug)有或無低劑量的rhBMP2(1ug)時(shí)的骨融合效果，并與單純的低劑量rhBMP-2(1ug)組相對(duì)比。融合效果采用手工評(píng)估，影像學(xué)評(píng)分，Micro-CT評(píng)估和組織學(xué)評(píng)估4種方法。
　　 結(jié)果：BBP本身不管是低劑量還是高劑量均不能誘導(dǎo)骨融合。BBP復(fù)合低劑量BMP-2不能完全取得與高劑量BMP-2完全相同的效果，但可以減少BMP-2的用量。加入BBP

11、的低劑量BMP-2組顯然較低劑量BMP-2組融合率高，而且與高劑量BMP-2組的融合率相近，而且BBP的低劑量BMP-2組顯然較低劑量BMP-2組融合的要早。
　　 結(jié)論：在大鼠的脊柱融合模型中，BBP本身不管是低劑量還是高劑量均不能誘導(dǎo)骨融合。BBP可以增強(qiáng)BMP-2的骨形成作用，提高融合率，降低BMP-2的使用劑量以及減少了劑量相關(guān)性副作用的發(fā)生率，但不能取得與高劑量BMP-2完全相同的效果。BBP可以減少脊柱融合所需的時(shí)間

12、和提高形成骨的質(zhì)量。進(jìn)一步的研究可以優(yōu)化BBP和BMP-2的劑量，從而為以后的臨床手術(shù)應(yīng)用中取得更好的融合效果。
　　 第五部分、動(dòng)態(tài)MRI在頸椎間盤突出動(dòng)力學(xué)評(píng)估中的應(yīng)用
　　 目的：通過分析407例病人的頸椎動(dòng)態(tài)MRI來評(píng)估頸椎間盤突出在動(dòng)力學(xué)上對(duì)其相鄰節(jié)段運(yùn)動(dòng)的影響。
　　 方法：對(duì)于每個(gè)病人，測(cè)量其從C2/C3到C7/T1各節(jié)段水平位移(mm)，角位移(degrees)和椎間盤高度(mm)。
　　

13、 結(jié)果：在頸椎間盤突出的上節(jié)段，每1mm椎間盤突出有7.296的水平位移降低(p=0.0113)，但椎間盤的突出對(duì)于角位移無明顯改變。在頸椎間盤突出的下節(jié)段，每1mm椎間盤突出有5.2％的角位移降低(p=0.0236)，但椎間盤的突出對(duì)于水平位移無明顯改變。盡管椎間盤的退變與其突出節(jié)段上節(jié)段椎間盤高度的降低和下節(jié)段椎間盤高度的增加有關(guān)，但椎間盤突出對(duì)于相鄰節(jié)段的椎間盤高度無明顯影響。
　　 結(jié)論：盡管椎間盤突出的程度與椎間盤的高