【论著】两种可吸收胶原膜小鼠皮下植入后降解速率及对宿主细胞功能影响的比较研究

2024 年 5 月 8 日

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作者:王岷峰 刘怡 刘奕彤

通信作者:刘奕彤

作者单位:首都医科大学口腔医学院牙周科

引用本文:王岷峰, 刘怡, 刘奕彤. 两种可吸收胶原膜小鼠皮下植入后降解速率及对宿主细胞功能影响的比较研究[J]. 中华口腔医学杂志, 2024, 59(4): 364-373. DOI: 10.3760/cma.j.cn112144-20231127-00269.

    
摘要

目的

比较脱细胞猪小肠黏膜下层可吸收生物膜(SIS膜)及猪胶原可吸收生物膜(Bio-Gide膜)植入小鼠皮下后的降解速率及对周围宿主细胞的调控效果,探讨SIS膜和Bio-Gide膜在性能和促修复效果上的差异。


方法

体内研究采用6~8周龄雄性C57BL/6小鼠,通过小鼠皮下植入SIS膜和Bio-Gide膜后不同时间点(1、3、5、7、14及28 d)取材(每个时间点每组3只)进行组织学HE染色,分析比较两种膜的降解速率,通过免疫荧光检测F4/80及CD31表达评估两种膜对局部巨噬细胞及新生血管的影响,通过免疫组化检测Ki67及CD146评估两种膜对干细胞的动员效果。体外研究将小鼠牙周膜干细胞与两种膜材料共培养后,利用扫描电镜观察细胞形态和黏附情况,用实时荧光定量PCR(RT-qPCR)探讨两组细胞的增殖指标Ki67、趋化因子Cxcl1、Ccl1、炎症因子Tnfa的基因表达情况。


结果

小鼠体内研究表明,两种膜植入后28 d时,SIS膜降解率[(16.84±4.00)%]与Bio-Gide膜降解率[(24.07±3.97)%]差异无统计学意义(P=0.090),两种膜材料均能保持局部屏障效果。植入早期(3 d)两种膜材料周围的F4/80阳性巨噬细胞浸润数量[SIS膜组:(20.67±5.69)个/视野,Bio-Gide膜组:(25.33±2.52)个/视野]差异无统计学意义(P=0.292),但SIS膜相较Bio-Gide膜可显著促进局部组织中血管再生[CD31阳性细胞数量:SIS膜组为(4.67±1.15)个/视野,Bio-Gide膜组为(1.00±1.00)个/视野](P=0.015)及CD146阳性干细胞募集[阳性细胞数量:SIS膜组为(22.33±4.16)个/视野,Bio-Gide膜组为(11.33±2.52)个/视野](P=0.025)。体外RT-qPCR结果显示,与Bio-Gide膜相比,SIS膜可显著促进小鼠牙周膜干细胞的趋化因子基因Cxcl1的表达(P<0.001),但并不影响炎症因子基因Tnfa的表达(P=0.885)。


结论

SIS膜在体内外实验中与Bio-Gide膜降解速率相当,两种膜材料对植入局部的炎症反应及巨噬细胞的影响未见显著差异,均能满足引导性组织再生术的屏障效果要求。

牙周炎是牙周组织的慢性感染性疾病,造成牙槽骨吸收及牙齿脱落,是我国成人失牙的首要原因[1]。维持健康的牙周微环境,促进牙周组织再生一直是牙周病治疗的重点和难点[2, 3]。目前治疗牙周炎的临床手段主要为两大方面,分别是以牙周基础治疗为代表的炎症控制和以引导性组织再生术(guided tissue regeneration,GTR)为代表的促进再生治疗[4]。GTR的基本原理是利用屏障膜隔离牙周再生过程中不需要的上皮组织,营造出不受干扰的再生空间促进牙周组织的修复和改建[5]。屏障膜的作用主要是在软组织和牙槽骨之间形成隔离,此外还分散了其上覆盖的软组织张力从而增强了术后早期血凝块及术区空间的稳定性,其关键作用目前已取得临床专家共识[5]

GTR手术的屏障膜可根据临床需求选用可吸收膜或不可吸收膜。其中可吸收膜在组织中具有可生物降解的特性,无需二次手术进行移除,因此在临床诊疗中被广泛应用[5]。与不可吸收膜相比,可吸收膜的免疫原性较低,并可降低术后黏膜开裂和炎症的风险[6, 7]。然而,可吸收胶原膜的降解速率是相关研究领域的热点,在组织工程中,理论上需要膜材料的降解速率与牙周组织再生过程匹配,在术后早期需要足够的存留时间和形态维持,以保持膜材料的屏障作用及再生空间[5]。胶原蛋白膜的降解速率一般取决于膜纤维的交联程度,与交联膜相比,非交联的胶原蛋白降解速率较快,如果不经过进一步改性处理,很难有效维持骨再生的空间[8]。虽然随着材料结构和性能的研究发展,已开发了各种交联技术用于增加胶原蛋白分子间的连接数量减缓膜材料降解,但这同时也导致制作工艺复杂、成本升高、胶原膜变硬、可操作性降低等问题[9, 10, 11]。目前,国内临床上应用较广泛的可吸收胶原膜是猪胶原可吸收生物膜(Bio-Gide resorbable collagen membrane,Bio-Gide膜),其生物相容性及引导组织再生效果均具有优势,但价格相对昂贵,给患者造成一定的经济负担[12, 13, 14]。因此,临床上亟需兼具性价比和良好性能的可吸收膜材料。

脱细胞猪小肠黏膜下层可吸收生物膜(small intestinal submucosa,SIS膜)是一种细胞外基质衍生材料,具有来源广泛、价格低廉的优势。其成分包括胶原蛋白、纤连蛋白等,可调节细胞极性、分化和生长,对组织具有诱导再生功效[15]。同时,SIS膜已被证明具有良好的生物相容性和理想的降解速率,目前已被广泛应用于临床治疗中[16, 17]。本研究通过比较SIS膜和Bio-Gide膜在植入小鼠皮下后的降解速率及植入早期和后期对周围宿主细胞的影响,探讨SIS膜和Bio-Gide膜在性能和促修复效果上的差异,为SIS膜在口腔疾病中的研究和应用提供理论依据和研究基础。

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(参考文献略)




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