重组人骨形态发生蛋白-2引起的小鼠炎症反应中单核-巨噬细胞的应答与极化行为以及异位成骨相关研究

摘要

目的:验证并明确外源性BMP-2植入后出现的炎症反应与剂量的关系以及对单核-巨噬细胞极化行为的作用。阐明围手术期局部使用地塞米松对高剂量BMP-2引导的炎症反应及成骨作用的影响。为临床上更有效地使用rhBMP-2生长因子提供实验依据。
　　方法:此研究中，不载有和载有不同剂量BMP-2的可吸收明胶海绵生物材料植入于小鼠背部皮下制造出无菌性炎症反应及异位成骨动物模型。88只清洁级8周大小的雄性小鼠随机分配至四个实验组。分别为:空白明胶海绵对照组(0μg BMP-2)，低剂量BMP-2组(20μg BMP-2)，高剂量BMP-2组(50μg BMP-2)以及高剂量BMP-2+40μg地塞米松局部使用组(50μg BMP-2+40μg地塞米松)。每组19只小鼠，分别于植入术后2天，4天，1周，2周及4周将各组小鼠用1％戊巴比妥钠0.15ml/只腹膜内注射麻醉后经快速颈椎脱位法处死，通过流式细胞仪检测，ELISA，RT-PCR，组织学HE染色，免疫荧光染色分析，活体成像，取出样本大体观察，micro-CT扫描，组织学Masson三色染色等表征手段对不同剂量BMP-2负载材料植入后体内局部炎症及成骨反应进行了研究。
　　结果:相对于空白对照组不同剂量BMP-2引起的炎症反应呈剂量依赖性。通过流式细胞仪检测，ELISA，RT-PCR等定量实验获得的炎性反应相关数据在植入术后不同的时间点表现出明显的统计学差异(P＜0.05或P＜0.01)。低剂量BMP-2引起较温和的炎症反应，而高剂量BMP-2则导致更多炎性细胞的局部迁移聚集，更多单核-巨噬细胞的向M1与M2两种亚型极化，植入区更多促炎性细胞因子(IL-1β，IL-6，TNF-α)及抗炎性细胞因子(IL-10，VEGF-α)的生产分泌并其基因水平的更高表达，引起明显的细胞免疫性炎症反应，于植入术后早期（术后2，4天）最为明显。与此同时，本研究发现术中局部使用地塞米松对高剂量BMP-2诱导的炎性巨噬细胞的趋化聚集几乎无抑制或预防作用。然而，于炎症反应早期（术后2天）地塞米松的局部使用显著降低了高剂量BMP-2诱导的M1型巨噬细胞标志物促炎性细胞因子(IL-1β，IL-6，TNF-α)的表达和分泌。反而，于各个研究时间点（术后2，4及7天）对M2型巨噬细胞标志物抗炎性细胞因子(IL-10，VEGF-a)的表达和分泌则无消极作用。此外，异位成骨研究显示BMP-2的成骨作用也呈剂量依赖性。然而，随着时间的推移高剂量BMP-2诱导形成的新生骨组织中可出现较明显的骨破坏与骨质吸收现象。术中局部使用适当剂量地塞米松则可使高剂量BMP-2于成骨后期引发的骨破坏与骨质吸收现象明显抑制。相对于此，低剂量BMP-2诱导的成骨再生则较稳定。
　　结论:不同剂量BMP-2可引起不同程度的炎症反应，可诱导增加M1型巨噬细胞的同时也可诱导增加M2型巨噬细胞，促炎性与抗炎性作用并存，表现出双刃剑样作用。其作用跟剂量有关，剂量越大此种现象越明显。较低剂量使用BMP-2更有利于减轻材料植入后的无菌性炎症反应，更有利于骨组织再生修复。骨组织工程生物材料植入术中局部使用适当剂量地塞米松不仅有利于减轻高剂量BMP-2导致的强烈的炎症反应，而且还有利于减轻成骨后期骨质吸收破坏现象的程度，可视为一种不错的选择。与此研究结果有关的更为确切的机理有待于今后进一步研究说明。

目录

声明

中英文缩略词对照表

摘要

前言

第一部分

研究内容与方法

2．动物模型与植入术

3．炎性渗体回收与植入物取出

4．流式分析

6．RT-PCR分析

7．组织切片染色评估

8．统计学分析

9．技术路线图

结果

讨论

小结

第二部分

研究内容与方法

2．动物模型与植入术

3．活体成像

4．植入物取出

5．RT-PCR分析

6．样本大体观察评估

7．micro-CT扫描成像

8．组织学染色评估

9．技术路线图

结果

讨论

小结

结论

致谢

参考文献

综述 生物材料的优化与骨缺损的修复

攻读博士学位期间发表的学术论文

个人简历

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