综述:牙源性基质与脱蛋白牛骨矿物质颗粒促进骨愈合的比较

【字体: 时间:2025年03月29日 来源:Current Oral Health Reports

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  本文是关于牙源性基质(ATDM)与脱蛋白牛骨矿物质(DBBM)颗粒促进骨愈合的综述。通过检索文献,对比两者在成骨细胞行为、新骨形成等方面的差异,发现 ATDM 和 DBBM 在骨愈合上效果相当,为骨修复材料的选择提供参考。

  

一、引言

在牙齿缺失后,牙槽骨会发生形态变化,导致骨量减少,这给后续的口腔修复带来诸多临床问题。骨移植材料能为成骨细胞分化和血凝块稳定提供支撑,降低骨缺损处软组织塌陷的风险。传统的自体骨移植虽被广泛应用,但存在一些局限性,如需要开辟供体部位取骨,手术创伤大,且骨重塑率高。
脱蛋白牛骨矿物质(DBBM)作为一种异种骨移植材料,近年来在临床上的应用日益广泛。它是通过化学和热处理从牛骨中提取的,在去除有机物的同时,保留了原始骨结构中羟基磷灰石的完整性。其具有三维多孔结构,这种结构能够刺激人体细胞的生长、迁移和分化,从而促进骨愈合。DBBM 的优势众多,比如其相互连通的大孔结构,孔径在 100 - 400μm 之间,有利于骨组织的整合和血管化;表面润湿性高,能诱导细胞吸附和增殖;具备良好的生物整合性和生物吸收性;抗压强度适中,与松质骨相近;在工业生产中,可制成特定形状和尺寸。
牙齿的化学成分与骨组织有显著的相似性。牙本质中含有 60 - 80% 的羟基磷灰石(Hap)、I 型胶原蛋白、生长因子和非胶原蛋白等。而且,牙齿和颌骨在胚胎发育上起源于神经嵴。近年来的研究表明,自体牙源性基质(ATDM)因其化学成分和形态特征,具有成骨刺激作用。从患者自身提取的牙齿,经过机械和化学处理,可在短时间内制成颗粒状材料,这使得 ATDM 在作为骨替代材料方面具有一定的临床可行性。不过,ATDM 颗粒的数量有限,因此将其与异种或合成骨替代材料混合,成为了促进骨愈合的一种有前景的策略。
本研究旨在对 ATDM 和 DBBM 颗粒促进骨愈合的效果进行比较,从成骨细胞行为、新骨形成、血管生成、残留移植材料和结缔组织等方面进行分析。研究假设为:自体牙源性基质和牛骨矿物质颗粒通过不同途径刺激成骨细胞,从而促进骨愈合。本综述将总结它们在骨再生方面的异同,为未来的研究和临床应用提供参考。

二、材料和方法

(一)信息来源和检索策略

本研究在 PubMed(通过美国国立医学图书馆)和 Scopus 数据库中进行文献检索,这两个数据库涵盖了牙科和生物材料领域的主要研究。检索方法参考了以往在综合、范围界定或系统评价研究中使用的搜索方法。检索词的组合包括:“deproteinized bovine bone mineral” 或 “DBBM” 或 “Bio - Oss” 与 “dentin matrix” 或 “tooth - derived” 或 “dentin” 或 “dentin - derived” 或 “ATDM” 或 “ATDG” 以及 “bone substitute” 或 “graft” 或 “granule” 或 “block” 与 “bone” 以及 “healing” 或 “repair” 或 “augmentation” 或 “regeneration” 或 “growth” 或 “formation” 或 “osteoblast” 或 “osteogenic” 或 “mineralization” 或 “cell culture”。
纳入标准为:以英文发表,截至 2024 年 4 月,报道自体牙源性基质(ATDM)与脱蛋白牛骨矿物质(DBBM)颗粒促进骨愈合比较的研究;包括体外研究、荟萃分析、随机对照试验和前瞻性队列研究。同时,在多个临床试验注册平台,如 Current Controlled Trials、International Clinical trials registry platform、ClinicalTrials.gov、ReBEC 和 EU Clinical Trials Register 中搜索正在进行的研究,并手动检索相关主要研究的参考文献列表,以获取更多相关发现。排除标准包括:无摘要的论文、会议论文集、未发表的数据、随访期短的病例报告以及仅评估 DBBM 或牙源性基质颗粒的研究。在检索过程中,不受研究发表日期的限制。

(二)研究选择和数据收集过程

检索到的研究分三步进行评估。首先通过标题初步筛选相关性,然后评估摘要。由两位作者(JCMS 和 VC)独立分析潜在相关研究的标题和摘要,如有分歧,则由第三位作者(BH)进行最终评估。使用 Mendeley 引文管理器去除重复研究。第二步,根据摘要修订中的纳入标准,对摘要和未排除的研究进行评估,初步判断文章是否符合研究目的。最后,对入选文章进行单独阅读和评估,符合要求的文章给予研究识别标签,标签由第一作者和发表年份组成。本研究检索并提取了以下信息:作者姓名、发表年份、期刊、研究目的、研究设计、DBBM 和 ATDM 的制备方法、分析方法以及主要结果。
本研究遵循 PICO(人群、干预、比较和结果)框架来构建研究假设:自体牙源性基质(ATDM)和脱蛋白牛骨矿物质(DBBM)对骨愈合有不同但可比的影响,它们通过不同机制影响成骨细胞行为、新骨形成和血管化。在 PICO 策略中,考虑的因素包括:(i)人群:骨替代材料、人类志愿者、细胞、动物模型;(ii)干预:外科手术、细胞培养试验、组织形态计量分析、显微镜检查、锥形束 CT(CBCT)、X 射线、进一步分析和设备;(iii)比较:其他骨替代材料、骨移植物和血凝块;(iv)结果:研究比较 ATDM 和 DBBM 时报告的主要发现。

三、结果

通过文献检索,在 PubMed 中找到 148 篇文章,在 Scopus 中找到 236 篇文章。阅读标题和摘要后,排除了 250 篇不符合纳入标准的文章,剩余 60 篇潜在相关研究进入后续评估。在这 60 篇研究中,又有 48 篇因未包含与本研究目的相关的全面数据而被排除,最终 12 篇研究被纳入本综述。
所选研究的主要结果如下:化学处理脱矿的牙本质能保留约 20% 的有机成分,同时提高骨形态发生蛋白(BMP - 2)的生物利用度。脱矿的自体牙本质(dD)表现出优异的生物相容性,甚至超过了 DBBM,移植材料未发生感染,移植部位愈合良好,无并发症。
在一项针对人类的研究中,评估了牙本质基质和 DBBM 治疗后牙槽骨的垂直维度变化。结果显示,拔牙 6 个月后,牙本质基质治疗组牙槽骨垂直维度增加了 5.3 ± 2.6mm,DBBM 治疗组增加了 6.5 ± 3.5mm。组织形态计量分析表明,牙本质基质移植部位新骨形成的百分比约为 31.2 ± 13.8%,DBBM 移植部位约为 35 ± 19.3%。在植入稳定性商(ISQ)方面,牙本质基质移植部位植入物的 ISQ 值为 72.8 ± 10.8,DBBM 移植部位植入物的 ISQ 值为 70 ± 12.8。接受自体牙本质基质移植的患者,其鼻窦高度(SH)显著降低,残留率低于接受 DBBM 移植材料的患者。这表明自体牙本质基质在治疗口腔骨缺损的骨增量方面与 Bio - Oss 效果相当。
在一项动物研究中,对 18 只成年雄性兔子的上颌窦进行骨再生组织形态计量分析,分别使用血凝块移植物、DBBM 和脱矿牙本质基质。结果显示,新形成骨的百分比分别为 8.4 ± 1.8%、17.8 ± 2.6% 和 12.1 ± 2.7%,脱矿牙本质基质组新形成骨的面积显著高于 DBBM 组和血凝块组。
与脱矿牙本质和脱矿牙本质联合间充质干细胞(MSCs)治疗组相比,DBBM 组的骨形成较少,但在苏木精 - 伊红(H&E)分析中未发现其他显著差异。DBBM 组 I 型胶原蛋白和骨钙素的表达增加。这些结果表明,自体脱矿牙本质是牙槽骨移植的可行替代材料,与 MSCs 联合使用可进一步改善骨再生效果。

四、讨论

本研究对比了脱蛋白牛骨矿物质(DBBM)和自体牙源性基质(ATDM)在细胞、动物模型以及患者研究中的情况。结果显示,DBBM 和 ATDM 都能显著刺激成骨细胞,促进骨形成。然而,它们的化学成分和孔隙率不同,这影响了蛋白质吸附、细胞分化以及骨愈合过程中的血管生成,从而验证了本研究最初的假设。
以往研究对 ATDM 的化学成分和形态特征进行了探索,并与 DBBM 进行了比较。ATDM 通常按照特定方法制备,例如使用 Smart Dentin Grinder? 方法,从健康个体拔除的牙齿经处理后得到颗粒。研究发现,ATDM 具有高结晶度,与 DBBM 相似,且含有多种元素,其钙 / 磷溶解比与下颌支骨密切相关。化学处理还能使 ATDM 完全去除微生物污染。牙本质的细胞外基质(ECM)表现出优异的生物相容性,优于常用的 Bio - Oss?,脱矿处理能保持有机成分并提高 BMP - 2 的生物利用度,进一步提升了生物相容性。
牙源性牙本质基质含有 BMP 蛋白,在牙齿基质部分脱矿后仍能保留,且不影响其结构,这是 ATDM 成为再生治疗有前景选择的关键因素。在骨形成过程中,DBBM 和 ATDM 的孔隙率差异不容忽视。DBBM 的孔隙率约为 75%,而 ATDM 的孔隙率约为 45%,孔隙率对生物相互作用至关重要。
有研究对牙本质基质单独或与间充质干细胞(MSCs)联合对拔牙后牙槽骨再生的影响进行了深入研究。在动物体内实验中,H&E 分析显示 Bio - Oss 组的骨量少于 ATDM 组,这表明牙本质基质和 MSCs 可能对骨再生有积极作用,但组间其他差异不显著,还需要进一步研究来全面理解这些结果。非脱矿的自体牙本质已被证明是牙槽骨移植的可行替代物,与 MSC 联合使用可进一步改善骨再生效果,为改进骨移植技术开辟了新方向。
在兔子上颌窦和大鼠颅骨缺损的体内研究中,也验证了 ATDM 作为骨移植材料的有效性。在人类临床研究中,对比 ATDM 和 DBBM 在引导骨再生(GBR)和治疗口腔骨缺损方面的效果,发现两者在植入稳定性商和边缘骨吸收等指标上无显著差异,ATDM 在促进骨再生方面与 DBBM 相当。
本综述也存在一些局限性。所选研究在方法、结果测量和样本群体方面存在显著差异,涵盖了多种动物模型和不同条件下的人体研究,但未充分探讨这些差异对整体研究结果的影响。范围界定综述通常不进行正式的统计分析,无法解决发表偏倚问题,可能导致有利结果的过度呈现,高估 ATDM 和 DBBM 的益处。此外,本综述仅检索了 PubMed 和 Scopus 数据库,可能遗漏了其他数据库中的相关研究。不过,本综述全面报道了两种骨移植材料的主要发现,避免了对任何一种材料结果的过度解读。
基于以往对 ATDM 的研究,未来的研究应在体内研究之前进行详细的体外物理化学表征。例如,在微观层面详细分析 DBBM 和牙本质基质颗粒的结构和功能,有助于改进骨移植技术。具体而言,未来研究可关注以下方面:(i)移植材料的孔隙率如何影响新血管形成,这对理解骨愈合机制具有重要意义;(ii)颗粒大小和分布对骨再生的影响,可为优化移植材料的制备提供参考;(iii)将颗粒与水凝胶(如胶原蛋白)或富含血小板的纤维蛋白混合,如何影响颗粒分布,进而提高移植效果;(iv)探索 DBBM 和牙本质基质颗粒的最佳组合,以实现更有效的骨修复。

五、结论

尽管范围界定综述存在一定的局限性,但本研究仍获得了关于自体牙源性基质(ATDM)和脱蛋白牛骨矿物质(DBBM)促进骨愈合潜力的重要发现。ATDM 经过化学处理后,保留了部分脱矿的羟基磷灰石结构,含有大量有机化合物,如胶原蛋白和骨形态发生蛋白。在兔子模型中,DBBM 颗粒移植部位的骨形成在统计学上高于血凝块部位,ATDM 颗粒移植部位的骨形成也高于血凝块部位。在人类口腔骨缺损的骨增量治疗中,ATDM 颗粒与 DBBM 效果相当。这些结果为骨修复材料的选择和骨再生研究提供了有价值的参考,未来需进一步深入研究以优化骨移植技术,推动再生医学的发展。
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