（1安徽省医科大学口腔医学院 230061）
（2安徽省医科大学附属口腔医院 230061）
【摘要】 近年来骨生长因子促进骨折愈合研究，已经从单一生长因子的骨修复及其发生机制，发展到多种生长因子的联合使用。到目前为止，关于生长因子促进骨折愈合的研究已取得了令人满意的效果。多项生长因子动物实验和临床应用结果表明，生长因子用于骨折延迟连接或骨不连的治疗有良好效果。生长因子辅以合适的载体能促进细胞增殖、分化和细胞外基质合成，对骨折修复的启动、发展、调控及改建起重要作用。
【关键词】骨生长因子；诱导；骨折；愈合
【中图分类号】R68 【文献标识码】A 【文章编号】2095-1752（2015）31-0007-03
Progress in research of bone growth factor induced or synergistic effect in promoting fracture healing
Zhang Kairun, Zhang Yue, College of Oral Medicine, Anhui Medical University, Anhui Province, Hefei 230061, China; Anhui Medical University Affiliated Oral Hospital, Anhui Province, Hefei 230061, China
【Abstract】 Recent years have witnessed in bone fracture recovery studies with the utilization of bone growth factors from the single repairing and occurrence growth factors to the joint use of multiple growth factors. Relevant studies have achieved desirable results till now. Multiple animal experiments and clinical application results have shown the use of grwoth factors have positve effects on delayed bone fracture setting and bone fracture unsetting. Gowth factors, coupled with appropriate carriers, could facilitate the reproduction and differentiation of cells, and the forming of cytoplasmic matrix, which plays an important role in the initiation, development, control and restructuring of bone fracure recovery.
【Key words】Bone growth factor; Induction; Fracture; Healing
引言
骨形成是由成骨细胞、破骨细胞和其他多种细胞共同参与的复杂过程，包括细胞的迁移、增殖、分化、功能表达等多个环节。在不同的愈合阶段，参与细胞的种类和功能会有明显差异，生长因子是调控这种差别的关键因素之一。骨形成过程的生物学特点是网络协同，多种因子相互协调、生物学效应相互叠加形成一个有机整体，共同完成修复过程的网络调控，最终达到促进骨组织形成，在这个过程中，生长因子间协同和诱导，发挥着“1+1>2”的功效。本文对各种骨生长因子联合使用对于骨形成影响的相关研究展开综述。
1.BMPs
BMP家族中，BMP-2能够诱导未分化的间充质细胞分化为骨，但BMP-2只是骨生成的启动因子，对已分化的成骨细胞无进一步的促增殖作用。BMP-7则具有较强的骨诱导能力及维持软骨细胞的表型、促进细胞增殖和细胞外基质如蛋白多糖和Ⅱ型胶原合成的能力[1,2]。
陈剑等通过构建含特异细胞生长因子基因BMP-2和BMP-7的腺病毒载体，将兔骨髓间充质干细胞（BMSCs）转染，7天后观察，联合转染组Ⅰ型胶原和骨钙素蛋白表达均较其他组明显增高，提示兔BMSCs的向成骨细胞分化的能力在mRNA水平和蛋白质水平都得到明显加强。为进一步构建转基因BMSCs组织工程骨打下了良好的基础[3]。
另外，Luu等以重组腺病毒为载体进行实验，发现BMP-2与BMP-7,BMP-6与BMP-9两组均能通过控制基因表现出成骨活性，且与只表达一种生长因子的实验组相比，均存在协同作用[4]。Wutzl A等认为，骨再生是包含骨吸收和骨再形成的复杂过程，并发现与单独使用BMP-2相比，BMP-2和BMP-5联合应用可以促进破骨细胞的形成，而BMP-2/5/6联合应用可以促进成骨细胞增殖，生长因子的相互作用与联合作用在骨再生过程中扮演着重要的角色[5]。
2.BMP & TGF-β
李锐冬等人以重组腺病毒法将BMP-9导入鼠间充质干细胞，再分别施加不同浓度TGF-β蛋白处理，较BMP-9单独处理结果显示5ng/ml的TGF-β1可促进骨相关基因型胶原、骨桥素、骨钙素形成及mRNA表达，但TGF-β1达20ng/ml可有抑制功能。所以认为在BMP-9诱导间充质干细胞成骨分化中，适量的TGF-β1联合应用具有促进作用，为联合应用细胞因子诱导成骨提供实验基础[6]。
3.BMP & VEGF
Mayurach等人利用非病毒载体对裸鼠肌内注射BMP-2和VEGF，观察骨膜细胞向骨细胞分化，结果显示相比无VEGF组，二者联合使用时骨愈合更加迅速，这可能与VEGF调节骨膜血管的生成有关[7]。另外，蒋佳等人构建携带BMP-2和VEGF的重组慢病毒表达载体，转染大鼠的骨髓MSCs，分别在转染1、2、4周后检测骨钙素含量与碱性磷酸酶（ALP）活性，结果显示BMP+VEGF组各项数据检测明显高于空白对照组和单一因子应用组[8]。Tiago等在对46只股骨缺损大鼠行异体骨移植手术后，在供体区植入载有rhBMP-2和VEGF的血管化骨支架，18周后观察显示，联合应用组成骨细胞数量和血管丛密集度都远大于单一处理组[9]。另外，符来想等在对60只新西兰兔双侧桡骨的海水浸泡开放性骨缺损治疗中，将BMP-2和VEGF滴入可吸收明胶海绵（ACS），行自体髂骨骨移植时分别植入将携有BMP-2或VEGF的ACS一起植入，于术后1、2、4、8及12周切取标本观察，各方面结果均显示月BMP-2和VEGF联合应用能显著促进海水浸泡开放性骨缺损修复，两者联合应用具有协同作用[10]。
4.BMP & FGF
Millie用qRTPCR和细胞增殖技术发现，在骨愈合早期，FGF可通过诱导产生BMP-2，EGF-1，FGF-2，COX-2，TGF-β启动骨形成，促进成骨细胞增殖，其中BMP-2主要促进矿化，完成最终骨修复[12]。
Fakhry的研究也显示，bFGF可刺激多数成熟骨细胞增殖，而连续使用bFGF则会抑制了成骨细胞标志基因的表达和矿化，而先用BMP-2处理再用bFGF可明显促进矿化作用[13]。
Lan等将rhBMP-2分别与rhbFGF复合修复兔胫骨种植体周围缺损，结果显示，相比单一因子处理，rhBMP-2协同rhbFGF可加速新骨形成，促进骨于种植体的骨结合[14]。
5.BMP & PDGF
Jinku Kim联合使用rhPDGF-BB和rhBMP-2促进人骨髓间充质干细胞（hMSCs）的矿化过程，发现在第1-7天将hMSCs作rhPDGF-BB处理，7～21天作rhBMP-2处理，其效果显著优于单一生长因子处理及两种生长因子同时处理，所以本实验也同样显示生长因子使用的顺序性对实验结果的影响[15]。
Hyun Ki Min等人以聚已酸内酯或普朗尼克F127薄膜为载体，涂布不同浓度的BMP-2和PDGF-BB，可连续缓释达35天，结果显示只有在BMP-2为高浓度且PDGF-BB为低浓度时有利于骨损伤修复[16]。
6.IGF & VEGF
多种细胞均可分泌VEGF，并受到IGF-1等多种因子的调控[17]。
王占义等人通过观察IGF-1与VEGF在兔下颌骨骨折愈合过程中动态表达，发现IGF-1和VEGF表达贯穿下颌骨骨折愈合的始终。其中，IGF通过自分泌或旁分泌方式调节骨创伤修复过程，促进成骨细胞的增殖、分化；而VEGF可促进毛细血管的生成，保证骨再生过程中所需的血供；IGF-1的表达早于VEGF，且增加幅度高于VEGF，二者协同作用共同参与了骨折愈合的过程[18]。
7.IGF & PDGF
在细胞周期中，PDGF作为一种致能因子使细胞获得分裂潜能，而后起进程则由IGF等其他生长因子完成。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆PDGF在IGF的协同作用下，通过成骨细胞膜上受体的自动磷酸化的酶活性增高等变化，直接促进细胞的有丝分裂，使成骨细胞从G0/G1期进入S期，促进早期DNA合成，从而加速骨形成[19]。
苏牧等人将PDGF-BB和IGF-1联合应用观察对大鼠正畸牙移动的影响，结果显示相同时间内联合应用组正畸牙平均移动距离0.5mm，单一使用PDGF组0.45mm，单一使用IGF组0.41mm，空白对照组0.23mm，各实验组移动距离均明显大于对照组，其中联合因子组牙齿移动距离最多，与PDGF组和IGF组比较差异有统计学意义，PDGF组与IGF组正畸牙移动距离比较无统计学差异。其机理在于，PDGF-BB和IGF-1联合应用可明显促进压力侧破骨细胞增殖，加速正畸牙移动，因此较单独应用进一步促进牙周组织改建，具有协同效应[20]。
8.BMP & VEGF & FGF
Yan Bai等人在对BMSCs向成骨细胞分化的体内研究中发现，结合使用少量的BMP-2，FGF-2和VEGF即有良好的促分化作用，这一过程中，当在开始阶段加入FGF-2和VEGF，细胞成熟阶段加入BMP-2时效果最好。Yan Bai等人还猜想这三种生长因子促进BMSCs向成骨细胞分化的协同作用是依靠三种生长因子对于靶基因转录以及各自复杂的相互作用完成的[21]。
综上，许多生长因子联合使用的研究成果已经发表，在各类骨损伤中，生长因子的使用逐渐受到肯定，越来越多的临床试验也证明，相比自体骨移植，联合使用生长因子产生的并发症及病人痛苦都会降低。但是，一部分生长因子在促进骨修复方面的研究还处于临床前实验阶段，其安全性和有效性也还需要更多的实验结果来证明。总之，伴随着相关领域的蓬勃发展和对生长因子应用研究的不断完善，必然推动生长因子基础科学继续迈出前进的步伐。
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论文作者:张开润, 张乐, 陈佳龙
论文发表刊物:《医药前沿》2015年11月第31期
论文发表时间:2016/4/27
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