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背景:牵引成骨(distraction osteogenesis, DO)被认为是体内组织工程技术的最佳类型,已广泛应用于临床,矫治了四肢及常规正颌外科手术难以矫治的诸多复杂颅颌面畸形、骨缺损等。尽管如此,DO也存在某些不足之处,固定治疗周期长,牵引器长期留置体内可能导致如局部感染、牵引器或螺钉松脱、骨折、局部延迟愈合及给病人和家属带来心理负担和诸多烦恼。为此,许多学者进行了促进下颌骨牵引区新骨生成的相关研究。目的:本研究在前期研究的基础上,在不同时点通过电穿孔技术将构建的重组质粒pIRES-hBMP2-hVEGF165导入兔下颌骨牵引间隙内,观察基因转染后成骨因子在下颌骨牵引区的局部表达,探索基因导入最佳时机的理论依据。方法:选用48只6月大小、健康新西兰大白兔,随机分为四组每组12只,在全麻下行双侧下颌骨截骨,植入兔专用下颌骨牵引器,外置牵引器旋转杆,分层缝合切口。经过3d潜伏期后开始牵引,牵引速度0.8mm/d,频率1次/d,连续牵引10d后进入固定期。各组在不同阶段进行基因导入, A、B、C组分别于术后即刻(潜伏期)、术后3d(牵引开始时)、术后14d(牵引结束固定开始)在双侧牵引区注射2μg,(0.1μg/μl)重组质粒pIRES-hBMP2-hVEGF165; A、B、C三组均予电脉冲刺激(电脉冲参数:电压是200V,电容是10μF,频率是0.2Hz,平均脉冲宽度是2.7ms,单脉冲刺激,共为6个脉冲,3个脉冲更换正负极。),D组单纯牵引不行基因转染。各组分别在固定第7、14、28d处死4只实验动物,获取延长的下颌骨行组织学观察牵引区新骨生成情况,免疫组化检测BMP2、TGF-β1的表达情况,并用CMIAS系列多功能真彩色病理图像分析系统对BMP2和TGF-β1的平均光密度和积分光密度分析。结果:组织学检查发现,固定期第7天,截骨部位有软骨痂和钙化组织形成的早期桥连,并伴有软骨细胞和成纤维细胞;第14天,软骨细胞和狭长的成纤维细胞在牵引间隙在形态学上被鉴别,并且在牵引方向上生长;第28天,牵引间隙的骨碎片产生桥接,伴随着牵引间隙明显的骨和钙化组织沉积。B组与A、C、D组比较间隙内有更多的新生血管、间充质细胞和成骨细胞等成分。免疫组化显示:1、BMP-2表达于细胞胞浆中。固定期第7天,BMP-2主要表达于肉芽组织中的炎细胞(如间质细胞、单核细胞)和成纤维细胞、软骨细胞、成骨细胞、骨细胞(骨端骨细胞、骨痂骨细胞)以及周围结缔组织中。固定期第14天,BMP-2阳性染色主要在肥厚性软骨细胞和成骨细胞的细胞的细胞质中,与牵引方向排列一致新生的幼稚骨小梁表面成骨细胞、软骨细胞、骨细胞和周围结缔组织中。在固定期第28天,BMP-2阳性染色逐渐减少,主要在成骨细胞和成纤维细胞中。半定量分析发现,在固定期第7天时,四组BMP-2表达达到高峰。其他3组比较,B组(0.31±0.04,0.68±0.06)是最强的,其中有显著差异(P <0.01,P <0.05)。C组和A、D之间仍有显著性差异(P <0.05),A与D组相比,有显著差异(P <0.05)。在固定期14天,阳性染色细胞的数量减少,B组与A、C、D之间具有显著差异(P <0.05)。BMP-2在28天的表达很弱,各组间比较无显著性差异(P>0.05)。2. TGF-β1表达各个时间点上与BMP-2密切相关。在固定期第7天,TGF-β1表达主要在成纤维细胞、骨细胞、成骨细胞和沿着截骨边缘的软骨细胞。还有大量不明确的间充质细胞阳性染色。TGF-β1的表达在固定期第14天和28天BMP-2表达相似。在第14天, TGF-β1在肥厚性软骨细胞,骨细胞和再生的成骨细胞以及间充质细胞中表达。在第28天, TGF-β1在骨痂表面成骨细胞以及新生的编织骨痂骨细胞染色仍呈阳性,而在肉芽组织中的阳性染色的细胞减少明显。TGF-β1在四组在不同时间的表达强度在表2中列出。半定量分析发现,在固定期第7天时,四组TGF-β1表达达到高峰,B组(0.37±0.07,0.90±0.06)是最强的其次是C组(0.22±0.02,0.69±0.02)和A组(0.16±0.05,0.41±0.03)。B组与其余各组间有显著差异(P <0.01,P <0.05)。在14-28天基因转染后,统计分析TGF-β1在不同组织的表达情况类似BMP-2的情况,在固定期14天,阳性染色细胞的数量减少,B组与A、C、D之间具有显著差异(P <0.05),28天的表达很弱,各组间比较无显著性差异(P>0.05)。结论:在下颌骨牵引区局部进行基因转染能上调成骨因子BMP2、TGF-β1的表达,不同时机转染基因效果不同,在牵引期进行基因转染BMP2、TGF-β1各时间点的表达较潜伏期和固定期进行基因转染强烈,高表达的BMP2、TGF-β1可能通过一系列生物效应促进牵引间隙的新骨生成,这可能是牵引期为基因治疗最佳时机的分子机制之一。