血糖波动对糖尿病大鼠胫骨种植体骨结合的影响及机制研究

吴世卿 温志欣 陈国栋

血糖波动对糖尿病大鼠胫骨种植体骨结合的影响及机制研究

吴世卿 温志欣 陈国栋

目的探讨血糖波动对糖尿病大鼠胫骨种植体骨结合率的影响及其作用机制。方法选取48只雄性大鼠作为研究对象，将其随机分为正常对照组、血糖波动组以及持续高血糖组。对三组大鼠进行糖耐量试验，并对三组大鼠胫骨种植体骨结合率以及种植体周围骨组织TGF-β1表达水平进行对比分析。结果血糖波动组以及持续高血糖组耐量试验均出现了异常。且血糖波动组大鼠各时间点血糖水平均明显高于持续高血糖组大鼠，差异显著具有统计学意义(P＜0.05)。术后4 w，血糖波动组以及持续高血糖组大鼠胫骨种植体骨结合率均明显低于正常对照组，差异具有统计学意义(P＜0.05)。术后8 w及12 w血糖波动组大鼠胫骨种植体骨结合率明显低于持续高血糖组，差异具有统计学意义(P＜0.05)。术后12 w正常对照组TGF-β1表达水平明显高于血糖波动组以及持续高血糖组，而持续高血糖组TGF-β1表达水平高于血糖波动组，差异均具有统计学意义(P＜0.05)。结论血糖波动对种植体骨结合率有抑制作用，且该作用对种植体周围骨结合的影响大于持续性高血糖。

糖尿病;种植体;骨结合;血糖;转化生长因子β1

【Author's address】 The First People's Hospital of Shunde，Shunde，528300，China

随着人们生活水平的提高，我国糖尿病发病率日具年轻化趋势，糖尿病和糖尿病前期患病率分别为9.7%和15.5%［1］。糖尿病是一种高血糖症引起的代谢紊乱性疾病，包括骨代谢、钙代谢的紊乱，引起继发性骨量减少及骨质疏松等糖尿病性骨病，在口腔临床中主要表现为牙槽骨的丧失及颌骨的骨质疏松，继而影响种植体骨结合。因此，如何提高糖尿病患者的种植牙成功率已成为目前研究的热点。血糖波动是糖尿病代谢紊乱的重要表现形式，已被国际糖尿病联盟证实相对于持续高血糖来说对糖尿病患者的危害更大［2］，但是其对种植体骨结合是否也有相同的影响尚未明确。本研究设想从血糖波动入手，探讨血糖波动对糖尿病大鼠胫骨种植体周骨结合的影响及其作用机制。

1 材料与方法

1.1 一般材料

在本次研究中所涉及的药物以及试剂主要包括枸橼酸钠、柠檬酸(康普汇维科技有限公司)、链脲佐菌素(艾研生物科技有限公司)、戊巴比妥钠(普博斯生物科技有限公司)。在研究中所使用的高脂高糖饲料由江苏省协同医药生物工程有限公司生产，主要成分包括猪油10%、蛋黄粉3%、蔗糖20%、胆盐1%、胆固醇2.5%以及63.5%的基础饲料。

1.2 建立动物模型及分组

选取48只8周龄清洁级雄性SD大鼠，将其安置于湿度和温度适宜的环境中饲养。对所有SD大鼠使用普通级饲料适应性喂养1周，随后从中随机选取16只作为正常对照组，对该组SD大鼠继续喂养普通级饲料。对剩余的32只大鼠使用高脂高糖饲料持续喂养4周后，经腹腔注射链脲佐菌素建造2型糖尿病大鼠模型［3］。将这32只大鼠随机分为血糖波动组和持续高血糖组，每组各16只。其中血糖波动组加强饮食控制，每天禁食半日后自由摄食高脂高糖饲料，引发大幅度血糖波动。持续高血糖组自由摄食高脂高糖饲料。对血糖波动组和持续高血糖组大鼠持续监测血糖变化情况，避免由于血糖波动过大、血糖过高而到大鼠死亡。

1.3 种植体表面处理与植入

将所有大鼠采用戊巴比妥钠进行全麻处理。在大鼠的右侧胫骨骺端分别植入一枚经微弧氧化处理的纯钛种植体，将切口缝合。以上各步骤严格执行无菌操作，术后注射抗生素预防感染。

1.4 观察方法及指标

①糖耐量实验:在术后4周时，从各组研究对象中各选取4只大鼠，空腹16 h后测其空腹血糖。随后分别静脉注射40%的葡萄糖溶液(2 g/kg)，注射后1 h以及2 h时测量血糖值。②组织形态学观察:在种植体植入后第4周以及第8周分别在各组中随机选取4只SD大鼠处死，将处死大鼠的右侧胫骨分离，获取带有种植体的骨组织标本。将标本置于10%甲醛溶液中1周。采用梯度浓度乙醇溶液进行脱水处理，使用聚甲基丙烯酸甲酯包埋。经切片、染色后，使用荧光显微镜对切片进行图像采集，观察各组种植体接触率(Percentage of Bone-Implant Contact，BIC)，即图像中骨与种植体表面直接接触的长度与种植体切面周长比值的百分率。③种植体周围骨组织TGF-β1的表达水平检测:在种植体植入后第12周，从各组随机选取8只SD大鼠处死，其中4只用于继续观察种植体接触率情况，另外4只用免疫组织SP检测法检测转化生长因子TGF-B1的表达水平，用BI-2000医学图像分析系统对免疫组化结果进行灰度值分析。

1.5 统计学方法

2 结果

2.1 3组大鼠糖耐量试验血糖值比较

血糖波动组以及持续高血糖组糖空腹血糖及餐后1 h、餐后2 h的血糖值均明显高于对照组，差异具有统计学意义(P＜0.05)。而血糖波动组空腹血糖及餐后1 h、餐后2 h的血糖值均明显高于持续高血糖组，差异具有统计学意义(P＜0.05)。具体见表1。

表1 3组大鼠糖耐量试验血糖值比较 (mmol/L)

2.2 3组大鼠胫骨种植体植入术后种植体骨结合效果

术后4周，血糖波动组以及持续高血糖组种植体周围新骨形成明显少于正常对照组，差异显著具有统计学意义(P＜0.05)。而血糖波动组和持续高血糖组胫骨种植体骨结合效果差异不大，不具有统计学意义(P＞0.05)。术后8周血糖波动组仍未见明显新骨形成，持续高血糖组种植体周围新骨形成明显增多;术后12周，正常对照组及持续高血糖组种植体周围新骨形成进一步增多，而血糖波动组与8周时变化不大，差异显著具有统计学意义(P＜0.05)，具体见图1。

图1 3组大鼠术后胫骨种植体骨结合效果

2.3 3组种植体周围骨组织TGF-β1表达水平比较

术后12周正常对照组TGF-β1表达水平明显高于血糖波动组以及持续高血糖组，而持续高血糖组TGF-β1表达水平高于血糖波动组，差异显著均具有统计学意义(P＜0.05)。具体见表3。

表3 各组TGF-β1表达水平比较

3 讨论

随着医学水平的逐渐提高，口腔种植技术已经逐渐成为了牙列缺损或缺失修复的重要手段。糖尿病是口腔种植的相对禁忌症之一，其中血糖波动是糖尿病的另一个表现形式。较多研究表明血糖波动与糖尿病并发症密切相关［4］，血糖波动会促进胰岛细胞凋亡［5］，而胰岛素能够直接刺激成骨细胞形成。那么，血糖波动是否是导致口腔种植体失败的直接原因呢?O Erdoga［6］在13名血糖控制良好的糖尿病患者及7名无系统性疾病患者中植入种植体，分别在植入术后1个月、4个月检查种植体稳定性，并在植入后4个月、7个月检测GCF及PICF表达水平，发现2组无差异。Amri［7］追踪植入种植体的血糖控制良好的2型糖尿病患者2年，其临床及影像学检测与植入初期无明显变化，与对照组亦无差异。大部分学者［8，9］也认为血糖控制良好的糖尿病患者采用牙种植技术是可行的。本研究中正常对照组术后4周胫骨种植体骨结合率明显高于持续高血糖组及血糖波动组，而血糖波动组和持续高血糖组胫骨种植体骨结合效果差异不大，这说明了持续性高血糖对种植体植入初期的骨结合有干扰作用，这可能与胰岛素抵抗延缓种植体周围骨改建有关;在术后8周、12周，在血糖控制良好的持续高血糖组大鼠胫骨种植体周围骨组织中仍可得到良好的骨结合，而血糖波动组大鼠胫骨种植体周围却未见明显骨生长。提示了血糖波动对种植体骨结合有抑制作用，且该作用对种植体周围骨结合的影响大于持续性高血糖。这提示我们血糖波动在抑制种植体骨结合中起着更为重要的作用，在血糖控制良好的糖尿病患者中完全可以接受牙种植。

种植体骨结合的生理过程分为种植体植入新骨形成初期、骨-种植体界面改建期和种植体周围新骨成熟期。转化生长因子(transformng growth factor-B1，TGF-β1)对骨组织的形成和改建有重要的生理意义［10］。研究表明，在种植体周围加入外源性TGF-β1，可加快骨结合速度［11］。本研究中也检测到术后12周的正常对照组TGF-β1表达水平及BIC明显高于血糖波动组以及持续高血糖组，且TGF-B1的表达水平越高，BIC越高;而在持续高血糖组与血糖波动组中，持续高血糖组TGF-β1表达水平及BIC也高于血糖波动组。这提示了糖尿病抑制种植体周骨结合的机制可能与TGF-B1传导通路异常有关，而当糖尿病血糖波动时这种影响可能更为密切。至于血糖波动与TGF-B1的相关程度有望更进一步的研究。这将为临床上糖尿病患者牙种植技术中如何控制血糖以及改善种植体骨结合提供临床决策性的依据。

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Discussion of the Effect and Mechanism on Blood Glucose Fluctuations Diabetic Rats Tibial Implant Bone

WU Shiqing，WEN Zhixin，CHEN Guodong

ObjectiveTo discuss the effect and mechanism of blood glucose fluctuation on osseointegration around implant in type2 diabetic rats.MethodsForty-eight male Sprague Dawley rats had been divided into normal control group three groups randomly.One of them was normal control group，the anther one of them was consistent high blood glucose group，and another group was glucose fluctuation.Glucose tolerance test and the bone-implant contact of the rat tibia bone implant were carried out on the three groups of rats.The TGF-beta1 expression level also be analyzed.ResultsGlucose tolerance test of the consistent high blood glucose group and the were exception.And that glucose level of the glucose fluctuation group at every point in time was significantly higher than that of the consistent high blood glucose group(P＜0.05).A titanium implant treated by micro-arcoxidation surface was planted into the right tibia bone of every rat.Killed the rats and harvested the tibia containing implants respectively at4，8 and12 weeks，and analyzed the osseointegration by the undecalcified tissue slices.At4 weeks，the percentage of bone-implant contact(BIC)in both experimental groups was less than in normal control group(P＜0.05).At8 weeks，the BIC in glucose fluctuation group was less than in consistent high blood glucose group(P＜0.05).At12 weeks，the TGF-beta1 expression level in normal control group was more than that in both experimental groups，and the TGF-beta1 expression level in consistent high blood glucose group was more than that in glucose fluctuation group.ConclusionBlood glucose fluctuation could restrain the osseointegration around implant in type2 diabetic rats，and the effect may be obvious than consistent high blood glucose.

Diabetes;Implant;Osseointegration;Glucose;TGF-β1

R-332

:Adoi:10.3969/j.issn.1671-332X.2016.08.007

佛山市卫生局医学科研基金(编号:2015234);佛山市科技计划项目(编号:2015AB002063)

吴世卿 温志欣 陈国栋:佛山市顺德区第一人民医院 广东佛山528300