BMP-2及BBP在大鼠骨融合模型中的應用.pdf

1、第一部分、軟組織對于rhBMP-2炎癥反應的體外和大鼠體內實驗研究
　　 目的：本研究通過rhBMP-2的體外實驗和大鼠體內實驗來了解rhBMP-2引起軟組織發(fā)生炎癥反應的特點和機制。
　　 方法：在體外實驗中，我們應用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中對于THP-1細胞作用產生的細胞因子。在體內實驗中，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大鼠的雙側背部，其中一側置于皮下，另一側置于肌肉間。然后使用MRI來檢驗術后3小時，術后2，4，7天的水腫情況。使用MIPAV軟件測量并比較炎癥反應的體積。術后7天處死大鼠，測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。組織學分析置入物周圍的組織結構。
　　 結果：體外實驗結果顯示IL-6，IL-10，和TNF-α的釋放和rhBMP-2有劑量依賴性。體內實驗的軟組織水腫和rhBM

3、P-2有劑量依賴性，水腫高峰期在皮下植入組為術后3小時，而在肌肉間植入組為術后第二天。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)部分出現囊性血腫。高劑量rhBMP-2組肌間植入的炎性面積明顯較大。
　　 結論：膠原海綿和rhBMP-2對于植入后的炎癥反應和組

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切口的擴散，它的病理機制主要是一種較強的免疫反應和囊性血腫的形成。如果在大鼠模型上的這種反應和人的反應類似，那么現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)可能導致嚴重的組織水腫，提示應該降低rhBMP-2的使用劑量。
　　 第二部分、體外實驗中BBP對于BMP-2骨形成的影響
　　 目的：通過體外細胞實驗

5、來闡明BBP對于rhBMP-2骨形成作用的影響。
　　 方法：將大鼠的骨髓基質細胞置入包含有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偶氮偶聯法檢測細胞ALP活性和使用實時定量RT-PCR檢測骨形成基因Ⅰ型膠原蛋白及OPN的表達。
　　 結果：在體外3D培養(yǎng)條件下，至少100ng的rhBMP-2才能引起基因表達的明顯增加，RBMSC細胞ALP的活性隨著時間而增加，但加入BBP并不能明顯增

6、強它的活性，單純BMP-2組和BMP-2+BBP組細胞ALP表達無明顯差異。
　　 結論：盡管在異位骨形成實驗模型和大鼠脊柱融合模型中，BBP可以增強rhBMP-2介導的骨形成作用，但體外試驗的結果BBP有可能是抑制或延遲rhBMP-2介導的骨形成。
　　 在體外環(huán)境中，BBP可能通過競爭細胞受體而抑制rhBMP-2的活性或者與rhBMP-2結合后引起其三維構像的改變從而改變了它與細胞的結合。
　　 第三部分、大

7、鼠股骨缺損模型中BBP增強BMP-2的骨誘導作用
　　 目的：通過大鼠節(jié)段性股骨缺損模型來闡明BBP增強作用的有效性。
　　 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，動物8周后處死，股骨樣本分別手工評估，采用uCT測量骨容積，隨后分別采用組織學和生物力學分析。
　　 結果：高劑量(10mg)rhBMP-2組術后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組術后8周骨愈合欠佳。與單獨應用rhBMP-2相比，使用低劑量的rhBMP-2復合一定量的BBP可以取得更滿意的骨形成量。BBP增強rhBMP-2的骨形成活性發(fā)生于4-8周時，而在術后早期并無明顯作用。單純應用BBP僅可見骨缺損處局部的鈣化，未見骨愈合。
　　 結論：BBP能顯著增強rhBMP-2的骨形成活性，這種增強作用需要一定時間來產生效果；其活性發(fā)生于術后4-8周時，在術后早期

9、并無明顯作用。而且BBP本身并沒有骨誘導潛力，僅僅能增強rhBMP-2的骨形成活性。BBP起到緩釋作用，與rhBMP-2緊密結合后，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BMP-2的骨誘導作用
　　 目的：驗證在大鼠脊柱融合模型中BBP對于rhBMP-2骨誘導作用的影響
　　 方法：采取Lewis大鼠的脊柱后外側橫突間融合模型，在膠原海綿為載體的rhBMP-2中加入BBP

10、并減少rhBMP-2的用量，測試兩種不同劑量的BBP(500ug和1000ug)有或無低劑量的rhBMP2(1ug)時的骨融合效果，并與單純的低劑量rhBMP-2(1ug)組相對比。融合效果采用手工評估，影像學評分，Micro-CT評估和組織學評估4種方法。
　　 結果：BBP本身不管是低劑量還是高劑量均不能誘導骨融合。BBP復合低劑量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骨融合。BBP可以增強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間

12、和提高形成骨的質量。進一步的研究可以優(yōu)化BBP和BMP-2的劑量，從而為以后的臨床手術應用中取得更好的融合效果。
　　 第五部分、動態(tài)MRI在頸椎間盤突出動力學評估中的應用
　　 目的：通過分析407例病人的頸椎動態(tài)MRI來評估頸椎間盤突出在動力學上對其相鄰節(jié)段運動的影響。
　　 方法：對于每個病人，測量其從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，但椎間盤突出對于相鄰節(jié)段的椎間盤高度無明顯影響。
　　 結論：盡管椎間盤突出的程度與椎間盤的高