袁 晟綜述，張志宏審校

0 引 言

TGF-β是一組蛋白超家族，由2個(gè)結(jié)構(gòu)相同或相似，相對(duì)分子質(zhì)量為12500的亞單位，借助4個(gè)鏈內(nèi)二硫鍵和1個(gè)鏈間二硫鍵連接而成。目前發(fā)現(xiàn)存在5個(gè)亞型。TGF-β在機(jī)體的免疫調(diào)節(jié)、細(xì)胞生長(zhǎng)和分化、細(xì)胞外基質(zhì)的合成和貯存等方面均發(fā)揮十分重要的作用［1－2］。

1 TGF-β對(duì)骨組織的生物學(xué)作用

幾乎體內(nèi)所有組織、細(xì)胞都含有TGF-β，且以骨組織、血小板和軟骨中含量最為豐富，骨組織中TGF-β來(lái)源于成骨細(xì)胞、破骨細(xì)胞、骨細(xì)胞、軟骨細(xì)胞，其中又以成骨細(xì)胞產(chǎn)生最多。骨組織中的生長(zhǎng)因子可調(diào)節(jié)局部細(xì)胞間的代謝，介導(dǎo)激素對(duì)細(xì)胞的影響，從而促進(jìn)骨的生長(zhǎng)發(fā)育和愈合修復(fù)。

1.1 TGF-β對(duì)成骨細(xì)胞作用的研究 TGF-β可促進(jìn)成骨細(xì)胞增殖和分化，促進(jìn)成纖維細(xì)胞分泌纖粘素和膠原，對(duì)骨細(xì)胞的生長(zhǎng)、分化和免疫功能都有重要的調(diào)節(jié)作用。成骨細(xì)胞可通過(guò)分泌TGF-β促進(jìn)前成骨細(xì)胞的增殖和分化，并誘導(dǎo)自身表達(dá)骨保護(hù)素(osteoprptegerin，OPG)，進(jìn)而進(jìn)行自我調(diào)節(jié)。

Summer等［3］通過(guò)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究表明TGF-β具有加速骨折愈合、引導(dǎo)顱骨缺損愈合、加速脫礦骨引導(dǎo)成骨、加快噴陶種植體的固定和刺激骨小梁骨化和骨皮質(zhì)形成等作用。Gerhard等［4］將大鼠脛骨折斷后，使用含有TGF-β1的生物可降解聚乳酸涂層材料植入骨折端處，該涂層可以緩慢釋放TGF-β1，在24和48 d后通過(guò)生物力學(xué)測(cè)量發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)組骨折后最大負(fù)載強(qiáng)度及抗扭曲度值明顯高于對(duì)照組。

Simpson等［5］在體外實(shí)驗(yàn)研究中將人股骨頭上取下的松質(zhì)骨切碎后，放入含有15 μg/ml的TGF-β3的培養(yǎng)液中培養(yǎng)，14 d后發(fā)現(xiàn)存活的骨細(xì)胞明顯高于對(duì)照組。Bosetti等［6］將人膝關(guān)節(jié)組織中的骨小梁片段植入到培養(yǎng)液中培養(yǎng)24 d，實(shí)驗(yàn)組中加入濃度為 0.1 μmol/L 的 TGF-β，24 d 后實(shí)驗(yàn)組成骨細(xì)胞增殖程度明顯高于對(duì)照組。Zhang等［7］從60歲以上人骨片段中取得的成骨細(xì)胞培養(yǎng)于含有濃度0.2 μg/ml的TGF-β1培養(yǎng)液中，經(jīng)過(guò)1～2周傳代后，植于鈦片表面生長(zhǎng)2周后行逆轉(zhuǎn)錄聚合酶鏈反應(yīng)(RT-PCR)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)組堿性磷酸酶的表達(dá)增加了81%，骨涎蛋白表達(dá)增加45%，高于對(duì)照組，4周后進(jìn)行鈣含量檢測(cè)發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)組鈦片表面成骨細(xì)胞形成的鈣化結(jié)節(jié)明顯大于對(duì)照組，提示TGF-β1促進(jìn)了鈦片表面成骨細(xì)胞的分化和礦化。

1.2 TGF-β對(duì)破骨細(xì)胞作用的研究 破骨細(xì)胞起源于造血干細(xì)胞，在巨噬細(xì)胞集落刺激因子(macrophage-colony stimulating factor，M-CSF)存在的條件下，受體活化劑配體(Receptor activator of nuclear factor kappa-B ligand，RANKL)是破骨細(xì)胞分化的主要誘導(dǎo)劑。RANKL是誘使破骨細(xì)胞分化的關(guān)鍵，促使破骨細(xì)胞前體融合為多核細(xì)胞并活化破骨細(xì)胞。TGF-β既能抑制破骨細(xì)胞的活性，也可以刺激成骨細(xì)胞的合成作用以補(bǔ)充破骨細(xì)胞對(duì)骨的溶解。很長(zhǎng)時(shí)間以來(lái)，人們普遍認(rèn)為T(mén)GF-β是強(qiáng)有力的骨吸收抑制劑，可以有效抑制破骨細(xì)胞的增生和融合。但是研究表明，在體外沒(méi)有基質(zhì)細(xì)胞存在的情況下，TGF-β 也可以促進(jìn)破骨細(xì)胞的分化［8－11］。

Kale 和 Vaidya 等［8－9］研究發(fā)現(xiàn)低濃度的 TGF-β可刺激造血干細(xì)胞的增殖，而在較高濃度時(shí)抑制造血干細(xì)胞的增殖。Takai等［10］發(fā)現(xiàn)低濃度的TGF-β可以增加破骨細(xì)胞RANKL的活性并提升M-CSF的水平，使OPG與RANKL結(jié)合，從而活化破骨細(xì)胞。Koseki等［11］研究發(fā)現(xiàn)外源性 TGF-β 在無(wú)基質(zhì)細(xì)胞存在的條件下能誘導(dǎo)破骨前體細(xì)胞分化為成熟的破骨細(xì)胞，說(shuō)明TGF-β是破骨細(xì)胞分化的一個(gè)重要的因素。

2 TGF-β在牙種植體周圍組織骨形成中的作用

種植體植入后與骨組織理想的結(jié)合狀態(tài)是骨整合，骨整合的建立是種植體成功的關(guān)鍵。近年來(lái)已有多方面的研究報(bào)道了TGF-β對(duì)種植體骨結(jié)合的影響。

2.1 種植體植入后TGF-β的表達(dá) Pietruski等［12］研究種植體植入后血清中TGF-β的表達(dá)，種植術(shù)后第1天TGF-β濃度較術(shù)前有顯著升高，4個(gè)月后濃度下降，但仍高于手術(shù)前。提示種植體植入后造成的組織損傷可引起 TGF-β的釋放。Schultze等［13］通過(guò)對(duì)11例全口缺失的患者行種植覆蓋義齒修復(fù)的研究發(fā)現(xiàn):患者牙齦黏膜中TGF-β1的 mRNA水平在種植后的4個(gè)月顯著上升，在此之后逐漸降低至正常水平。他們認(rèn)為T(mén)GF-β是一種抗炎因子，在種植體植入后由于局部的創(chuàng)傷使巨噬細(xì)胞和抗原提呈細(xì)胞產(chǎn)生細(xì)胞因子，由Th1細(xì)胞釋放TGF-β，并與其他抗炎因子一起共同參與種植體周圍組織的免疫反應(yīng)。TGF-β能夠誘導(dǎo)牙齦成纖維細(xì)胞的生長(zhǎng)和黏附，并抑制趨化因子受體的表達(dá)。并認(rèn)為在種植體植入后TGF-β水平的提高可以增加細(xì)胞外基質(zhì)的礦化以及成纖維細(xì)胞的增殖，有助于加快種植體周骨結(jié)合的形成。

2.2 TGF-β促進(jìn)種植體周骨結(jié)合的作用機(jī)制 在種植體植入后，由于毛細(xì)血管的破損而在種植體周形成血凝塊，創(chuàng)口愈合首先進(jìn)入炎癥期，這一階段大約持續(xù)0.5～24 h，在此期間炎性細(xì)胞在種植體－骨結(jié)合面產(chǎn)生活化作用，釋放大量的生長(zhǎng)因子，其中以TGF-β促進(jìn)創(chuàng)口愈合的作用最為重要［14］。在這個(gè)過(guò)程中，TGF-β可以促進(jìn)骨組織細(xì)胞外基質(zhì)的生成，包括纖維連接蛋白、膠原蛋白以及蛋白多糖等，這一促進(jìn)作用一直持續(xù)至細(xì)胞外基質(zhì)分化的完成。在此之后，附著在種植體表面的紅細(xì)胞、纖維蛋白以及血小板參與調(diào)節(jié)成骨細(xì)胞的增殖與分化。Meyer［15］和Janssens［16］通過(guò)研究認(rèn)為種植體表面的成骨細(xì)胞于種植術(shù)后24 h開(kāi)始生成，TGF-β參與誘導(dǎo)成骨細(xì)胞分化和遷移從而加速新骨的構(gòu)建。

2.3 TGF-β對(duì)骨結(jié)合影響的實(shí)驗(yàn)研究 TGF-β能促進(jìn)成骨細(xì)胞分化和增殖，促進(jìn)成纖維細(xì)胞分泌黏液素和膠原，并能抑制破骨細(xì)胞的活性TGF-β以潛在的活性形式貯存于細(xì)胞外基質(zhì)中，通過(guò)TGF-β受體結(jié)合發(fā)揮生物學(xué)作用，它既可增加某些基質(zhì)蛋白的合成、吸附纖溶酶原，同時(shí)又抑制纖溶酶原激話劑的活性。近年來(lái)大量試驗(yàn)報(bào)道TGF-β能有效促進(jìn)種植體周圍骨形成［17－20］。Clokie 等［17］在豬下頜骨植入種植體，在實(shí)驗(yàn)組受區(qū)預(yù)先注入載有TGF-β1(10.5μg/顆)的凝膠，6周后發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)組骨種植體平均接觸面積是 41.86%，明顯高于對(duì)照組的24.60%。Lamberg 等［18］使用 TGF-β(28μg/顆)做涂層的種植體植入狗的肱骨，結(jié)果發(fā)現(xiàn)骨生長(zhǎng)量是對(duì)照組2.5倍，缺隙處骨生長(zhǎng)量高于對(duì)照組30% ～110%。Tielinen 等［19］將含有 TGF-β1(50μg/顆)涂層的種植體植入大鼠股骨，通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)TGF-β1在術(shù)后2～4周對(duì)骨生成發(fā)揮重要作用。Vehof等［20］使用涂有 TGF-β1(2μg/顆)的種植體植入兔顱骨內(nèi)，8周后發(fā)現(xiàn)種植體周97%空隙內(nèi)已有新骨形成，而對(duì)照組只有54%，提示TGF-β能夠促進(jìn)種植體周骨形成。

2.4 TGF-β的應(yīng)用前景 近年來(lái)，TGF生物復(fù)合體在種植中的應(yīng)用成為研究的熱點(diǎn)。Nikolidakis等［21］認(rèn)為T(mén)GF生物復(fù)合體的應(yīng)用能夠顯著提高種植體周新骨生成，增加種植成功率。Plachokova等［22］將表面涂有 TGF-β-PLGA/Cap 復(fù)合載體的種植體植入大鼠顱骨內(nèi)，8周后發(fā)現(xiàn)新骨生成量增加18.5%，顯著高于對(duì)照組的7.21%。此外，有資料顯示大劑量的使用TGF-β可能會(huì)引起肝臟和腎臟的毒性［23－24］。Ledbetter［23］和 Kelly 等［24］在體外實(shí)驗(yàn)研究中發(fā)現(xiàn)大劑量應(yīng)用TGF-β可導(dǎo)致肝臟疾病、腎纖維化以及腎功能的下降，因此目前在臨床上大劑量的應(yīng)用TGF-β還難以實(shí)現(xiàn)，在后續(xù)研究中尚需尋求出合適的應(yīng)用劑量。

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