下颌骨骨折不同内固定后骨折区BMP的表达及其意义
【摘要】 目的 通过观察犬下颌骨骨折的不同内固定后不同时期骨断端两侧骨形成蛋白(BMP)的表达，对加压促进骨愈合的机制进行初步探讨。方法 采用自身对照的方法，对12只狗下颌骨两侧体部造成人工骨折后，分别采用加压钢板及微型钢板做内固定，术后2、4、6、8周利用骨形成蛋白单克隆抗体，分析了加压钢板固定侧与微型钢板固定侧骨愈合过程中骨形成蛋白含量与分布。结果 在不同时间内，加压侧骨形成蛋白阳性着色比不加压侧强，分布广。在骨愈合早期，阳性着色明显，未分化间充质细胞阳性率较高，而在改建期阳性着色下降。结论 加压促进骨愈合可能是由于压力刺激骨折局部骨形成蛋白含量升高来完成的。
关键词 动力加压钢板 微型钢板 下颌骨骨折 骨形成蛋白(BMP)
【文献标识码】 A 【文章编号】 1726-7587(2004)05-0584-02
Expression of BMP in the wounded region after interfixation
, 百拇医药
of mandibular fracture
Hu Kaijin，Wang Junlian，Li Xinjun，et al.
Dept.of Oral and Maxillofacial Surgery，School of Stomatology.The Fourth
Military Medical University，Xi′an710032.
【Abstract】 Objective In order to understand the mechanism of stimulative effects of compression plate on bone healing in the treatment of mandibular fracture.Methods In the present study，artificial mandibular fractures were made in12dogs bilaterallywith a self-made bone-fracturing forceps，fixed with compression plates on the testˉed side and mini-plates on the control.The fracture healing process was investigated by the means of anti-BMP2w，4w，6w and8w after treatment respectively.Results With compression plate fixation，the amount of bone morphogenic protein(BMP)in the wounded region was more than that with mini-plate at every stage.The strong positive expresˉsion of BMP was observed in the undifferentiated mesenchymal cell early after treatment.Conclusion The increase of BMP content stimulated by the compression between the fractured fragments may be the main explanation for the better healing process.
, 百拇医药
Key words dynamic compression plate mini-plate mandibular joint bone morphogenic protein(BMP)
动力加压钢板(dynamic compression plate)与微型钢板(mini-plate)内固定是目前下颌骨骨折治疗中常用的内固定方法。由于该技术取代或减少了对颌间固定的依赖，能有效的维持骨折断端的稳定，早期恢复颌骨功能，减少了并发症，因而被许多国外专家接受，并因此做了大量的临床实验工作，但对加压钢板促进骨折愈合的机理尚认识不足。本实验采用自身对照的方法，用骨形成蛋白单克隆抗体作为标记物，动态分析了加压钢板固定侧与微型钢板固定侧骨愈合过程中形成的蛋白含量与分布，对加压促进愈合的机制进行初步探讨。
1 材料与方法
1.1 实验动物及分组 先用陕西关中地区成年、健康杂种狗21只，雌雄兼有，体重15～18kg，平均16kg，术前驯养一周，动物分组及各组数量如表1。
, http://www.100md.com
1.2 实验材料及试剂 加压钢板与微型钢板:本实验所用加压钢板及微型钢板由我教研室研制，加压钢板规格为32 mm×6mm×1.5mm，板上有四个椭圆形螺孔，其内侧两孔长径与板的长轴一致，外侧两孔长径由外下斜向内上与板长轴成45°角，螺钉头埋入部为半球形，钉长9mm，直径2.5mm，微型钢板规格为23mm×2.4mm×0.8mm，四孔，钉长7mm，直径1.75mm。骨形成蛋白单克隆抗体及ABC试剂盒:BMP单克隆抗体，由本院病理科提供;ABC试剂盒，美国Vector公司产品。
表1 实验狗不同时间组数量(略)
1.3 手术方法 用3%戊巴比妥钠(1mg/kg)将狗全麻后。任选一侧下颌骨体部。用约0.4mm厚的双面金刚砂片从狗臼齿与假臼齿之间(电机转速7000转/min)切开下颌体颊侧骨皮质，切割时用生理盐水降温。放置下颌骨骨折钳，握紧钳柄加力即可断裂下颌骨舌侧骨皮质及牙槽骨。将骨折复位，对好咬合关系后，将钢板置于骨折区偏下缘处，中央线对准骨折缝，用钳弯塑钢板使之与骨面贴合，并稍过度弯曲。先沿钢板一侧内侧孔槽，用2mm钻头钻出骨孔，将两枚螺钉拧紧，两骨断端即可紧密接触。再沿外侧孔槽内偏下缘钻孔，拧入螺钉固定，使牙槽突两侧骨折缝处获得压力。另一侧切口，断骨及复位同上，用直径为1.5mm麻花钻制洞，四孔微型钢板固定。待动物清醒后送回，普通饮食，术后3日每日肌注庆大霉素8万U。
, 百拇医药
1.4 观察方法 术后2、4、6、8周，每组3只动物处死后，切取骨折区组织制成约5μm厚的石蜡切片。将制作好的切片脱蜡至水后，置入100ml0.01MPBS(pH7.4，内含30%H 2 O 2 2.5ml)中30min滴加正常血清，37℃，30min;滴加BMP单克隆抗体，室温，4h;滴加生物素化的鼠IgG，37℃，30min;滴加ABC复合物，30min。0.05M Tris HCl缓冲液平衡切片后，用含0.01%DAB及0.03%H 2 O 2 的0.05MTris Hcl液显色5min。最后用苏木精对照染色，细胞中出现棕色为阳性，用PBS代替骨形成蛋白单克隆抗体结果为阴性。
2 结果
术后两周，微型钢板固定侧骨折区有大量的纤维组织，其中可见较多的呈骨形成蛋白阳性反应的未分化间充质细胞，细胞基质成份也呈阳性着色。加压钢板固定侧有大量的、致密的纤维组织，大量的呈强性反应的间充质细胞出现在纤维组织之间及骨折缘处，着色比对侧深(图1，2)。
, 百拇医药
术后4周，微型钢板固定侧有少量骨组织出现，骨组织周围骨基质有阳性着色，并可见大量的，阳性着色的时间充质细胞，加压钢板固定侧出现较多的骨组织和骨基质，骨基质中有明显的阳性着色，呈阳性着色的间充质细胞少见。
术后6周，微型钢板固定侧出现较多的软骨细胞，其周围的骨基质呈明显的阳性着色，并可见阳性着色的未分化细胞向软骨细胞转化。加压固定侧骨折处可见成片新生骨组织连接骨断端，阳性着色的间质细胞更少见(图3，4)。
术后8周，微型钢板固定侧新生骨组织连接骨断端，骨组织间阳性着色较浅。而加压固定侧可见到较多的骨陷窝、骨髓腔，在骨陷窝脱离骨髓腔内有明显的阳性着色，骨基质中阳性着色较浅(图5，6)。
3 讨论
很多学者 [1，2] ，认为骨断端轴向适当的压力可以促进骨愈合，在加压状态下的骨愈合方式主要是以哈佛氏系统骨内成骨为主，即一期骨愈合。关于压力促进骨愈合的原理有以下几种看法:(1)Yasuda [3] 认为轴向加压产生“压电效应”。骨把动力能转换为电能刺激骨细胞增生。(2)也有 人认为压力使成纤维细胞的潜在能力激活，或使成纤维细胞变性减慢而有利于成骨 [4] 。(3)刘彦普等 [5，6] 认为加压可增加骨断端之间的摩擦力，维持骨折段解剖复位，消除不良应力，骨血运可得到良好的维持和恢复，而有利于成骨。
, http://www.100md.com
本实验利用骨形成蛋白单克隆抗体，采用免疫组化方法，分析了加压侧与非加压侧骨折愈合过程中骨形成蛋白的含量与分布。结果发现:在不同时间内，加压侧骨形成蛋白阳性着色较不加压侧强，分布广，并发现加压侧的阳性着色的未分化细胞主要向骨细胞转化，而不加压侧可见到大量的阳性着色的未分化细胞向软骨细胞转化。在骨折愈合早期，阳性着色明显，未分化间质细胞阳性率较高而至改建期阳性着色下降。此与金岩 [7] 用BMP单抗免疫组化观察颌骨骨折愈合过程相同。以上结果说明，加压侧骨形成蛋白含量高于非加压侧，由于新骨的生成量与局部骨形成蛋白的剂量成正比，局部骨形成蛋白可诱导未分化间充质细胞及骨髓基质细胞向软骨细胞和骨细胞转化成新生骨组织，修复骨质缺损区。因此，我们认为，加压固定促进骨折愈合可能是通过提高骨折局部骨形成蛋白浓度而完成的。关于压力如何使骨折局部骨形成蛋白含量升高，可能是骨折断端及碎骨渣在压力作用下释放骨形成蛋白能力增强，但其详细机理有待进一步研究。(本文图片见封三)
参考文献
, 百拇医药
1 Jain R，Podworny N，Hearn T，et al.A biomechanical evaluation of difˉferent plates for fixation of canine radial osteotomies.J Trauma，1998，44(1):193-197.
2 Piffko J，Homann Ch，Schuon R，et al.Experimental study on the biomeˉchanical stability of different internal fixators for use in the mandible.Mund Kiefer Gesichtschir，2003，7(1):1-6.
3 Yasuda I.The classic fundamental aspects of fracture.Clin Orthop，1977，124:5-7.
, 百拇医药
4 杨茂进，况明才，褚大元，等.加压内固定促进下颌骨骨折愈合的实验研究和临床观察.第三军医大学学报，1999，21(5):363-365.
5 刘彦普，周树夏，斯方杰，等.下颌骨骨折加压与非加压内固定的评价.实用口腔医学杂志，2002，18(3):201-203.
6 刘彦普，周树夏，斯方杰，等.下颌骨骨折加压固定与钢丝固定愈合组织学研究.实用口腔医学杂志，1996，12(4):269-272.
7 金岩.实用口腔医学杂志，1989，12(4):248.
作者单位:1 710032西安第四军医大学口腔医学院口腔颌面外科
2 030000武警山西总队医院口腔科
(收稿日期:2004-02-26)
(编辑 海涛), http://www.100md.com
关键词 动力加压钢板 微型钢板 下颌骨骨折 骨形成蛋白(BMP)
【文献标识码】 A 【文章编号】 1726-7587(2004)05-0584-02
Expression of BMP in the wounded region after interfixation
, 百拇医药
of mandibular fracture
Hu Kaijin，Wang Junlian，Li Xinjun，et al.
Dept.of Oral and Maxillofacial Surgery，School of Stomatology.The Fourth
Military Medical University，Xi′an710032.
【Abstract】 Objective In order to understand the mechanism of stimulative effects of compression plate on bone healing in the treatment of mandibular fracture.Methods In the present study，artificial mandibular fractures were made in12dogs bilaterallywith a self-made bone-fracturing forceps，fixed with compression plates on the testˉed side and mini-plates on the control.The fracture healing process was investigated by the means of anti-BMP2w，4w，6w and8w after treatment respectively.Results With compression plate fixation，the amount of bone morphogenic protein(BMP)in the wounded region was more than that with mini-plate at every stage.The strong positive expresˉsion of BMP was observed in the undifferentiated mesenchymal cell early after treatment.Conclusion The increase of BMP content stimulated by the compression between the fractured fragments may be the main explanation for the better healing process.
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Key words dynamic compression plate mini-plate mandibular joint bone morphogenic protein(BMP)
动力加压钢板(dynamic compression plate)与微型钢板(mini-plate)内固定是目前下颌骨骨折治疗中常用的内固定方法。由于该技术取代或减少了对颌间固定的依赖，能有效的维持骨折断端的稳定，早期恢复颌骨功能，减少了并发症，因而被许多国外专家接受，并因此做了大量的临床实验工作，但对加压钢板促进骨折愈合的机理尚认识不足。本实验采用自身对照的方法，用骨形成蛋白单克隆抗体作为标记物，动态分析了加压钢板固定侧与微型钢板固定侧骨愈合过程中形成的蛋白含量与分布，对加压促进愈合的机制进行初步探讨。
1 材料与方法
1.1 实验动物及分组 先用陕西关中地区成年、健康杂种狗21只，雌雄兼有，体重15～18kg，平均16kg，术前驯养一周，动物分组及各组数量如表1。
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1.2 实验材料及试剂 加压钢板与微型钢板:本实验所用加压钢板及微型钢板由我教研室研制，加压钢板规格为32 mm×6mm×1.5mm，板上有四个椭圆形螺孔，其内侧两孔长径与板的长轴一致，外侧两孔长径由外下斜向内上与板长轴成45°角，螺钉头埋入部为半球形，钉长9mm，直径2.5mm，微型钢板规格为23mm×2.4mm×0.8mm，四孔，钉长7mm，直径1.75mm。骨形成蛋白单克隆抗体及ABC试剂盒:BMP单克隆抗体，由本院病理科提供;ABC试剂盒，美国Vector公司产品。
表1 实验狗不同时间组数量(略)
1.3 手术方法 用3%戊巴比妥钠(1mg/kg)将狗全麻后。任选一侧下颌骨体部。用约0.4mm厚的双面金刚砂片从狗臼齿与假臼齿之间(电机转速7000转/min)切开下颌体颊侧骨皮质，切割时用生理盐水降温。放置下颌骨骨折钳，握紧钳柄加力即可断裂下颌骨舌侧骨皮质及牙槽骨。将骨折复位，对好咬合关系后，将钢板置于骨折区偏下缘处，中央线对准骨折缝，用钳弯塑钢板使之与骨面贴合，并稍过度弯曲。先沿钢板一侧内侧孔槽，用2mm钻头钻出骨孔，将两枚螺钉拧紧，两骨断端即可紧密接触。再沿外侧孔槽内偏下缘钻孔，拧入螺钉固定，使牙槽突两侧骨折缝处获得压力。另一侧切口，断骨及复位同上，用直径为1.5mm麻花钻制洞，四孔微型钢板固定。待动物清醒后送回，普通饮食，术后3日每日肌注庆大霉素8万U。
, 百拇医药
1.4 观察方法 术后2、4、6、8周，每组3只动物处死后，切取骨折区组织制成约5μm厚的石蜡切片。将制作好的切片脱蜡至水后，置入100ml0.01MPBS(pH7.4，内含30%H 2 O 2 2.5ml)中30min滴加正常血清，37℃，30min;滴加BMP单克隆抗体，室温，4h;滴加生物素化的鼠IgG，37℃，30min;滴加ABC复合物，30min。0.05M Tris HCl缓冲液平衡切片后，用含0.01%DAB及0.03%H 2 O 2 的0.05MTris Hcl液显色5min。最后用苏木精对照染色，细胞中出现棕色为阳性，用PBS代替骨形成蛋白单克隆抗体结果为阴性。
2 结果
术后两周，微型钢板固定侧骨折区有大量的纤维组织，其中可见较多的呈骨形成蛋白阳性反应的未分化间充质细胞，细胞基质成份也呈阳性着色。加压钢板固定侧有大量的、致密的纤维组织，大量的呈强性反应的间充质细胞出现在纤维组织之间及骨折缘处，着色比对侧深(图1，2)。
, 百拇医药
术后4周，微型钢板固定侧有少量骨组织出现，骨组织周围骨基质有阳性着色，并可见大量的，阳性着色的时间充质细胞，加压钢板固定侧出现较多的骨组织和骨基质，骨基质中有明显的阳性着色，呈阳性着色的间充质细胞少见。
术后6周，微型钢板固定侧出现较多的软骨细胞，其周围的骨基质呈明显的阳性着色，并可见阳性着色的未分化细胞向软骨细胞转化。加压固定侧骨折处可见成片新生骨组织连接骨断端，阳性着色的间质细胞更少见(图3，4)。
术后8周，微型钢板固定侧新生骨组织连接骨断端，骨组织间阳性着色较浅。而加压固定侧可见到较多的骨陷窝、骨髓腔，在骨陷窝脱离骨髓腔内有明显的阳性着色，骨基质中阳性着色较浅(图5，6)。
3 讨论
很多学者 [1，2] ，认为骨断端轴向适当的压力可以促进骨愈合，在加压状态下的骨愈合方式主要是以哈佛氏系统骨内成骨为主，即一期骨愈合。关于压力促进骨愈合的原理有以下几种看法:(1)Yasuda [3] 认为轴向加压产生“压电效应”。骨把动力能转换为电能刺激骨细胞增生。(2)也有 人认为压力使成纤维细胞的潜在能力激活，或使成纤维细胞变性减慢而有利于成骨 [4] 。(3)刘彦普等 [5，6] 认为加压可增加骨断端之间的摩擦力，维持骨折段解剖复位，消除不良应力，骨血运可得到良好的维持和恢复，而有利于成骨。
, http://www.100md.com
本实验利用骨形成蛋白单克隆抗体，采用免疫组化方法，分析了加压侧与非加压侧骨折愈合过程中骨形成蛋白的含量与分布。结果发现:在不同时间内，加压侧骨形成蛋白阳性着色较不加压侧强，分布广，并发现加压侧的阳性着色的未分化细胞主要向骨细胞转化，而不加压侧可见到大量的阳性着色的未分化细胞向软骨细胞转化。在骨折愈合早期，阳性着色明显，未分化间质细胞阳性率较高而至改建期阳性着色下降。此与金岩 [7] 用BMP单抗免疫组化观察颌骨骨折愈合过程相同。以上结果说明，加压侧骨形成蛋白含量高于非加压侧，由于新骨的生成量与局部骨形成蛋白的剂量成正比，局部骨形成蛋白可诱导未分化间充质细胞及骨髓基质细胞向软骨细胞和骨细胞转化成新生骨组织，修复骨质缺损区。因此，我们认为，加压固定促进骨折愈合可能是通过提高骨折局部骨形成蛋白浓度而完成的。关于压力如何使骨折局部骨形成蛋白含量升高，可能是骨折断端及碎骨渣在压力作用下释放骨形成蛋白能力增强，但其详细机理有待进一步研究。(本文图片见封三)
参考文献
, 百拇医药
1 Jain R，Podworny N，Hearn T，et al.A biomechanical evaluation of difˉferent plates for fixation of canine radial osteotomies.J Trauma，1998，44(1):193-197.
2 Piffko J，Homann Ch，Schuon R，et al.Experimental study on the biomeˉchanical stability of different internal fixators for use in the mandible.Mund Kiefer Gesichtschir，2003，7(1):1-6.
3 Yasuda I.The classic fundamental aspects of fracture.Clin Orthop，1977，124:5-7.
, 百拇医药
4 杨茂进，况明才，褚大元，等.加压内固定促进下颌骨骨折愈合的实验研究和临床观察.第三军医大学学报，1999，21(5):363-365.
5 刘彦普，周树夏，斯方杰，等.下颌骨骨折加压与非加压内固定的评价.实用口腔医学杂志，2002，18(3):201-203.
6 刘彦普，周树夏，斯方杰，等.下颌骨骨折加压固定与钢丝固定愈合组织学研究.实用口腔医学杂志，1996，12(4):269-272.
7 金岩.实用口腔医学杂志，1989，12(4):248.
作者单位:1 710032西安第四军医大学口腔医学院口腔颌面外科
2 030000武警山西总队医院口腔科
(收稿日期:2004-02-26)
(编辑 海涛), http://www.100md.com