神經生長因子對促進種植體骨結合的研究進展

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  促進神經生長因子種植體骨結合的研究進展種植體骨界面的結合是牙齒種植修複成功的前提。
然而，許多研究表明，種植體周圍的成骨細胞分化障礙和新骨損傷影響種植體-骨界面的正常愈合使種植後需要較長的愈合和修複時間，一些研究認爲，種植體和天然牙齒不僅在生物力學方面存在顯著差異，而且在神經生理方面也存在顯著差異。
      近年來，越來越多的學者使用外源性促骨結合物促進體骨結合，然而，許多外源性物質（如纖維生長因子等）在體內容易被酶水解，在體內生物半衰期較短。因此，生産長期足夠的生物制劑，改善種植體的表面和內部結構，並應用于臨床實踐，將成爲研究的熱點。
      NGF（Nerve growth factor，NGF）它是一種神經細胞生長調節因子，具有營養神經元和促進神經突起生長的雙重生物學功能，對中樞和周圍神經元的發育、分化、生長、再生和功能特征的表達起著重要的調節作用，能有效促進種植體周圍骨骼的結合。
1.NGF分子學結構和生物學效應1952年Levi-Montalcini發現的第一個神經營養因素是NGF，它是一種由三種不同類型的蛋白質組成的複合物。受體分爲高親和力受體兩類TrkA，它與NGF結合後能引起該受體分子在細胞表面發生二聚體化，激活受體細胞酪氨激酶活性而産生作用，屬功能性受體；另一類是低親和力受體（LNGFR），即p75受體。p75受體與NGF內源性激酶不能直接激活，而是作爲調節因素增加TrkA與NGF它還可以調節細胞凋亡和遷移。
NGF與高親和受體密切相關。
      NGF與細胞膜受體結合形成NGF-NGF受體複合物內化後運輸到細胞，通過細胞內的蛋白激酶系統激活翻譯機制，誘導多種蛋白質的合成，從而産生促進神經突起、結構蛋白增加等一系列生物效應。
2.NGF與受體相關的信號轉導機制。NGF激動特異性受體原蛋白激酶受體A（TrkA）(一種典型的酪氨酸激酶受體)發揮其生物學作用。TrkA它可以通過酪氨酸激酶區酪氨酸磷酸化轉導NGF信號。TrkA激活細胞內核所需的蛋白酶(即靶蛋白)主要包括Ras-蛋白蛋白激酶的絲裂原（MAPK）、磷脂酰肌醇3-激酶（PI3K）、激酶由細胞外信號調節（ERK）和磷脂酶C（PLC）。NGF低親和力的非選擇性結合和激活p75神經營養因子受體（p75NTR）。受體由400個氨基酸組成，是一種調節TrkA跨膜糖蛋白的信號。N膜外的末端是NGF結合部位，NGF結合p75NTR在缺乏信號通激活額外的信號通路TrkA激酶信號級聯反應通過激活信號通路發生，其最突出的功能是引導細胞凋亡，也有研究證實p75還有一些其他功能(包括促進細胞生存、神經軸突生長和細胞遷移等)。
      研究證實骨細胞膜上有骨細胞膜NGF的低親和力受體（p75），骨源性和外源性NGF高親和力受體可以和力受體（TrkA），導致成骨細胞磷酸化，從而增強骨細胞活性，增加成骨能力，促進骨修複愈合。
3.NGF促進骨愈合的途徑。成骨細胞的主要功能是合成和分泌骨基質，促進基質礦化形成骨組織。
成骨細胞的生長分化大致分爲三個階段：生長增殖期、堿性磷酸酶活性的增加、Ⅰ膠原蛋白分泌；
基質鈣化期，以骨鈣蛋白分泌和鈣離子沈積爲特征。
      研究發現外源性NGF添加能直接促進骨髓基質細胞堿性磷酸酶（ALP）分泌，說明NGF能直接促進骨髓基質細胞（BMSCs）早期成骨向分化。神經纖維對骨骼的生長發育有廣泛的影響，完美的神經支配在骨骼的形成中起著決定性的作用。降鈣基因相關肽（CGRP）肽能神經纖維幾乎存在于所有血管神經纖維中，是調節血管活動的重要肽能神經纖維。
      有研究表明CGRP、P物質，神經肽Y它是溝通細胞器與細胞器、細胞與細胞之間的主要化學信使。它們可以作爲神經遞質或神經激素發揮相關作用，主要分布在骨代謝的活躍區域。並發現破骨細胞和成骨細胞可以在mRNA降鈣基因相關肽受體和神經肽Y受體。Grills等研究證明NGF它可以誘導交感和感覺神經纖維進入骨痂，釋放神經遞質，抑制骨吸收，刺激細胞分裂和骨先質細胞分化，從而刺激骨的形成。交感神經纖維的增加可以間接增加血管的生成，促進骨化。NGF刺激(人骨肉瘤細胞)MG-63細胞檢測CGRP發現了表達狀態NGF作用下，MG-63細胞分泌的CGRP表達量明顯增加，隨之而來NGF提高質量濃度和延長作用時間，CGRP表達量也相應增加，提示NGF參與骨創傷修複重建的方法可能是通過增加CGRP調整骨創傷修複過程。
      NGF還可以調節骨折愈合過程中的炎性細胞，促進骨愈合。外國學者證明NGF組織炎症過程中濃度會升高，炎症介質也會誘發NGF在多種細胞類型中合成。血管生成在新骨形成、骨再生和骨整合中起著非常重要的作用。骨礦化和成骨與血管生成密切相關。研究表明NGF具有類似血管生長因子的功能。
      Guang利用重組人NGF-β血管內皮生長因子（VEGF）處理內皮細胞，將其放置在兩種不同的钛種植體表面（一種是噴砂，另一種是抛光），觀察兩種細胞因子對種植體周圍微環境的影響。研究發現NGF內皮細胞的增殖和粘附可以促進兩種不同種植體表面的增殖和粘附，再生、血管生成和骨愈合有關mRNA的表達量。
4.NGF促進種植體周圍骨結合的應用。NGF主要有三種應用方法：直接注射、緩釋載體和改善種植體表面塗層結構。
4.1直接注射。目前，NGF大多數應用方法是局部注射。Eppley局部注射等NGF在兔下颌神經缺損修複實驗中，發現再生軸突周圍形成了更多的新骨質。Schuijers等用NGF局部注射治療鼠肋骨折發現骨痂産生增加，剛度和抗折強度也顯著增加。但直接注射很容易導致NGF失去活動。
4.2緩釋載體。直接注射容易導致直接注射NGF許多研究開始集中在失敗上NGF載體的選擇，以保持NGF生物活性並發揮其最大作用。目前，膠原蛋白、聚合物多聚物、膠原蛋白/納米羟基磷灰石和微滲透泵已被廣泛研究和應用。
4.2.1膠原類。選擇6只比格犬，拔除下颌兩側第一、二前磨牙，遠中拔牙即時種植窩行，並在種植體附近制作5mm×  3mm×5mm骨缺損實驗分爲三組：神經生長因子植入實驗組-明膠海綿（NGF-GS）複合體（含NGF10μ
g），對照組不植入材料。應用標本、種植體骨磨片放射學和組織學觀察，對新生骨面積百分比進行骨計量分析。
結果表明術後無免疫反應。術後4、8周實驗組種植體周圍骨結合率明顯高于對照組和空白組。NGF-GS早期種植體骨結合可增加種植體周圍新生骨小梁的面積，加速新生骨組織的礦化，縮短骨結合時間，提高種植體骨結合率。
4.2.2聚合物多聚物。Butterfield硫酸軟骨素等（CS）結合肽和聚乙二醇（PEG）共同制備凝膠支架材料進行體外實驗，分爲四組：PEG凝膠、PEG C6S凝膠、PEG BP凝膠、PEG BP C6S每組凝膠ELISA等方法測定NGF釋放量與釋放速度。發現PEG C6S凝膠組釋放NGF最快，PEG BP C6S凝膠組釋放NGF最慢的。在促進神經突生長方面，發現各加入NGF樣本中神經突的最大長度未添加NGF樣本長。同時發現C6S有抑制神經突生長的作用，NGF加入會解除其抑制作用，說明NGF它能促進神經突生長。
4.2.3膠原蛋白/納米羟基磷灰石。Letic-Gavrilovic使用膠原/羟基磷灰石作爲NGF-β。將20種複合物植入載體Wistar通過植入位點的臨床和組織病理研究，發現小鼠顱骨缺損用于成骨研究，NGF能刺激骨膜、顱骨編織骨、薄層骨的形成，增加骨量，減少骨吸收。NGF顱骨重塑能力明顯增強，引導骨腔數量增加，體內外實驗結論一致。同時，複合物作爲組織工程中的生物相容性材料，具有填補顱面缺損的可觀優勢。
4.2.4使用微型滲透泵Grills微型滲透泵植入雄性兔肋骨折處皮對應的皮下，實驗組微型泵負載10μ
gNGF，對照組負載等量生理鹽水。1.0μL/h的速率釋放NGF，釋放時間爲7d。分別于7、21、42d處死實驗組和對照組動物。通過對標本、生物化學和組織學的一般評價，發現實驗組的去甲腎上腺素和腎上腺素濃度高于對照組，軟骨組織的形成和軟骨內骨化普遍高于對照組，新骨獲得的楊模量和斷裂應力高于對照組。
Lee等基于韓國simplelineⅡ釋放是種植體設計的NGF型種植體。它被設計成內部釋放。NGF內管腔的直徑種植體1.3mm。種植體長度爲8mm。在體外研究肝素-纖維蛋白凝膠NGF配比分析NGF釋放量及其生物活性在不同時間。A組爲0.25μLNGF溶液，0.75μLHCF（heparin-conjugatedfibrin），1.0μL纖維蛋白和2.0μL凝血酶；B組爲0.5μLNGF溶液，0.5μLHCF，1.0μL纖維蛋白和2.0μL凝血酶。混合物和凝膠一起注入種植體。將種植體與種植體一起使用。1mLPBS溶液放入2mL離心試管分別爲1、3、5、7、1014d更換試管內的液體ELISA測定試管內NGF釋放量，利用PC12細胞測量神經突的生長及其生物活性。
      研究發現了兩組NGF釋放量在前五天呈上升趨勢，然後下降，但B前三天組釋放很少，5~7d快速增加後迅速減少，A組在14d內部逐漸變化。幾乎所有人。NGF在10d兩組內部釋放沒有明顯差異。NGF能促進神經突的生長，保持活動14d以上。
4.3改進種植體表面塗層結構。也可以通過改善種植體表面塗層結構來改善NGF緩釋的新方法。張鵬等通過將钛種植體浸泡在模擬體液中獲得HA-钛種植體試件，然後將NGF硫酸軟骨素（chondroitin sulfate，CS）混合，冷凍幹燥後形成NGF-CS納米顆粒，將形成的納米顆粒與钛種植體試液中獲得HA-NGF钛種植體。利用這種植體試件進行體外實驗，發現它能緩慢釋放活性NGF，改善種植體與周圍骨組織的結合。
Hao提出了種植體假設裝置：種植體分爲兩部分，與骨組織直接接觸的部分爲外殼，與基台連接，外殼內懸挂微彈簧爲核心。和核心之間的平均空間寬度爲0.15mm，核心頂部設計爲圓盤，縱截面可見輪廓爲弧形當核心受到非軸向力時，可以傾斜或繞中心旋轉。經過噴砂、酸蝕、微氧化等步驟後，種植體沈浸在含鼠中NGF的磷酸鹽過飽和溶液中，從而種植體表面獲得含NGF蜂窩狀塗層結構。爲了減少和分散集中在種植體周圍的骨壓，在種植體中在種植體周圍的骨壓。種植體周圍的組織可以通過NGF引導神經再生和骨愈合，促進骨感知和骨結合。
5.小結與展望。NGF半衰期短，易受溫度，pH水溶液中容易失去活性，藥物濃度不穩定。通過擴散和材料降解，將其物理吸附到支架材料中，釋放到周圍環境中，釋放時間短，突出效應明顯。理想的載體材料需要具有良好的生物相容性、一定的強度和支撐作用NGF良好的親和力。還需要考慮其生物降解、毒性等。改良種植體結構NGF載體已成爲促進種植體周圍骨愈合和神經再生的新思路。但仍處于實驗研究階段，仍有許多問題需要解決。NGF臨床應用廣泛應用于外周神經系統病變，但口腔種植的臨床應用仍然缺乏。NGF口腔臨床應用將是未來的趨勢。
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