外源性神经生长因子促进种植体骨整合的研究进展

杨森程娇综述蒋练审校

(遵义医科大学附属口腔医院口腔颌面外科，贵州 遵义 563000)

神经生长因子(nerve growth factor，NGF)属于神经营养因子(neurotrophic factor，NTF)，不仅能够调控中枢和外周神经元的生长、发育及成熟，还能修复受损神经。Eppley等在1991年使用外源性NGF修复兔下颌神经缺损时，偶然发现NGF存在修复骨折潜能。次年便通过Onlay骨移植模型证明NGF具有促进骨移植物骨量维持的能力[1]。种植体周围骨再生是一个复杂而动态的过程，涉及骨生理病理，但本质上是骨折愈合反应[2-3]。因此，在种植体骨整合领域中，外源性NGF的应用价值不言而喻，本文就目前相关研究进展进行综述，现报告如下。

1 外源性NGF的生物特性

外源性NGF多分离自小鼠颌下腺，是一种生物活性蛋白，共有α、β和γ三种不同类型的蛋白质，各亚基间以非共价键结合形式形成α2βγ2，其分子量约为130 000，沉降系数为7 S。外源性NGF受体与内源性NGF受体相同。受体分为两类，一类是高亲和力受体TrkA，由原癌基因酪氨酸激酶(TK)家族编码，可通过结合NGF来加强细胞的分化能力与存活能力，以此来介导NGF的生物学效应，属于功能性受体。另一类是低亲和力受体p75，肿瘤坏死因子受体(TNFR)超家族的成员，与NGF结合后的细胞学反应不明显，主要是作为一种副因子调节TrkA对NGF的反应，放大TrkA与NGF的结合作用使二者在低浓度状态下即可结合，同时对调节细胞凋亡和迁移作用显著[4]。

2 外源性NGF促进种植体骨整合的途径

2.1促进骨重建 骨整合是在相关因子的影响下种植体骨界面的成骨细胞(OB)与破骨细胞(OC)共同作用的改建过程。在成骨细胞中能够检测到NGF表达，补充外源性NGF可明显增加成骨细胞活性并且直接参与修复骨创伤区域的损伤细胞[5-6]。外源性NGF可诱导骨髓间充质干细胞(BMSCs)成骨向转化，同时，种植体周围的血凝块和分化的BMSCs本身又进一步促进了骨生长因子及NGF在该位点的释放[7]，从而使早期种植体骨体积分数、种植体—骨接触率及矿化沉积率达到最优化。而BMSCs又可以转分化为雪旺细胞表型，加速骨整合周围神经再生[8]。J.Y.Lee等[9]采用NGF供应种植体，研究NGF对下牙槽神经损伤的功能再生及其对骨整合的影响，证明NGF可以同时促进骨再生和神经再生。

2.2促进神经生成 L.S.Corpas等[10]研究发现种植体周围新形成骨内的哈弗氏系统中存在神经纤维。王艳颖等[11]在组织学研究中也证明种植体周围靠近种植体螺纹处的骨组织中存在有髓鞘和无髓鞘的神经纤维，而后在动物体内进行的电生理实验也证实了种植体周围存在感觉神经反馈通路。雪旺细胞(Schwann Cell，SC)具有NGF受体，在神经再生中引导轴突生长的同时，又能合成分泌NGF和吸附分子，为神经再生提供适宜的微环境。同时，髓鞘化SC能促使NGF和BDNF等因子的高表达；而非髓鞘化的SC则通过髓鞘化后促进SC的增殖和迁移[12]。研究[13]证明在口腔种植体中局部添加外源性NGF，能够促进周围神经再生，明显改善骨整合种植体的触觉感知能力，即“骨感觉”。

2.3与神经肽类物质相互作用 降钙素基因相关肽(CGRP)存在于绝大多数血管神经纤维内，被认为是一种有效的微血管扩张剂，能够增强骨组织内新生血管的长入，是调节血管活动重要的肽能神经纤维[14]。并且通过轴突反向传递至感觉神经末梢，促进骨形成，抑制骨吸收。有研究[15]通过向人骨肉瘤细胞MG-63细胞中加载外源性NGF来检测神经肽的表达，结果发现外源性NGF能够明显上调MG-63细胞中CGRP的表达量，而MG-63细胞具有与成骨细胞高度一致的生物学行为，提示了外源性NGF促进骨修复的机制之一可能是通过上调CGRP的表达量来实现。J.Y.Lee等[9]证明了NGF能够通过旁分泌方式刺激CGRP，促进种植体周成骨细胞产生白介素-6和胰岛素样生长因子-1，从而抑制破骨细胞骨吸收。

2.4促进血管生成 血管内皮细胞(ECs)在种植体骨整合中起着关键作用[16]。NGF具有血管生长因子样功能，在不同钛表面皆能提高血管内皮细胞增殖和基因的表达，且能够直接作用于神经元起保护作用，从而促进血管生长，促进种植体周围的早期骨整合，并具有一定的抗炎作用[17]。血管生成是牙种植体骨整合和骨修复中的一个关键过程。血管内皮生长因子(VEGF)作为最重要的血管生成因子之一，能显著促进钛表面成骨细胞增殖和VEGF蛋白分泌[18]。有研究[16]通过NGF和VEGF共同处理内皮细胞，然后分别作用于表面经喷砂或抛光处理的钛种植体上，发现两者能够协同促进内皮细胞增殖，显著上调血管生成和骨愈合能力。这也在Keren的大鼠坐骨神经缺损模型中得以证实。

3 外源性NGF促进种植体骨整合的应用方式

3.1局部注射 目前，外源性NGF的应用途径多为局部注射法，此给药途径直接、损伤小且能重复给药。J.Zhang等[19]通过建立2型糖尿病大鼠胫骨钛种植体模型，术后7 d给予大鼠肌内注射外源性NGF(0.4 μg/d)，发现局部注射外源性NGF能有效避免糖尿病大鼠种植体周骨结合不良的发生。姚洋等[3]通过建立小鼠股骨钛种植体模型，在种植术区皮下多次局部注射1.4 μg/mL外源性NGF后，发现种植体周围早期骨胶原成熟度明显提前。张艳等[17]建立比格犬前磨牙牙周炎模型，拔牙后即刻种植并在种植体周围骨膜下颊、舌侧注射外源性NGF(1.0 μg/d)，连续注射2周后，发现牙周炎种植手术中局部应用外源性NGF同样效果积极，不仅有效避免了牙周炎的不良影响，还能加速种植体周骨质形成，提高种植体骨结合率。

3.2缓释载体 应用较多的缓释载体有胶原类、聚乳酸羟基乙酸复合物(poly-lactic-co-gIycolic acid，PLGA)、壳聚糖类及微型渗透泵等，通过这些缓释载体可以维持外源性NGF的生物活性并延长作用时间。黄峰等[20]在犬下颌骨行即刻种植手术，并在术区制作5 mm×3 mm×5 mm骨缺损，模拟即刻种植骨缺损的骨整合过程。以吸收性明胶海绵(GS)为载体植入NGF-GS(含NGF 10 μg)。术后第4周种植体骨结合率显著提高，证明在即刻种植的骨结合早期GS作为外源性NGF的缓释载体，能够辅助外源性NGF长效作用于种植体周骨缺损区，促进新生骨形成矿化，从而使种植体骨整合时间明显缩短。PLGA和壳聚糖均具有无毒、可生物降解等良好生物相容性特征，多用作药物载体。高琦等[21]通过使用PLGA和壳聚糖两种高分子载体材料分别运载外源性NGF，观察比较二者对NGF的缓释效能。结果显示二者均可持续释放NGF，但PLGA缓释作用更优，持续释放时间更长(7周)，可控性更佳，更利于种植体周围神经损伤的修复。J.Y.Lee等[9]在犬下牙槽神经损伤种植模型中植入微型渗透泵，发现能够精确控制外源性NGF释放，从而达到有效促进下牙槽神经再生和种植体骨整合。

3.3新型种植体结构 J.Y.Lee等[22]在simpleline Ⅱ种植体(Dentium公司)基础上设计出一种内部可加载缓释载体的新型种植体，通过体外研究将NGF-肝素-纤维蛋白凝胶加载到新型种植体内部，观察不同时间的释放量及其生物活性，发现NGF生物活性可持续14 d以上，并且种植体周围神经再生明显。在其后续动物体内实验中，成功建立犬下牙槽神经横断-修复模型后，于横断部位上方植入加载外源性NGF的新型种植体，证明其能精确控制NGF的释放[9]，从而加快骨愈合，缩短修复时间。也有研究[23]报道将种植体表面进行喷砂、酸蚀、微氧化等处理后，浸润在NGF磷酸盐过饱和液中获得含NGF的蜂窝状涂层，这种通过改变种植体表面涂层结构来加载NGF，也能达到局部缓释的目的，从而稳定诱导种植体周神经再生和新骨形成。国内学者张鹏等[24]便通过将羟基磷灰石(hydroxyapatite,HA)和NGF相结合，制备出HA-NGF复合涂层应用于钛种植体表面，体外实验证明其具有明显的NGF缓释作用，能够有效提高种植体周骨整合效率。

4 问题及展望

种植体骨结合良好是牙种植手术成功的重要因素，种植体周围神经的存在，能促进种植体本体感觉。适当补充外源性NGF有利于种植体周骨愈合及周围神经的再生，缩短种植体骨整合时间，从而极大的提高了种植修复的成功率，减少缺牙时间。目前，通过局部注射、缓释载体和制作新型种植体结构来加载外源性NGF，已成为当下促进种植体骨整合的新方法。虽然目前仍处于体外和动物实验阶段，但外源性NGF作为已通过美国食品药品监督管理局临床认证的生长因子，后期的临床应用前景非常可观。

近年来，慢病毒载体在基因治疗、功能基因组学和生物学研究等方面也引起了广泛的关注，但NGF基因转染在口腔医学领域中的应用仍需实践，且存在诸多待解决问题，如病毒转染的安全风险。因此，构建一个安全高效的靶基因表达载体系统成为该领域的重要一步。