颞下颌关节盘移位及应力对生长期兔髁突软骨内成骨的影响

前言

1．颞下颌关节盘移位与颌骨发育异常的相关性

Nebbe 等用头影测量分析对比 MRI 诊断为双侧盘移位和非移位的青少年女性，发现相对于蝶鞍-鼻根平面，双侧盘移位者的下颌平面和腭平面均增高，下颌骨后旋，面后高度和下颌支高度均降低，前面中高度轻微增加。Naagawa 等用头影测量分析经 MRI 证实的颞下颌关节盘移位与下颌骨移位的关系，发现盘移位会干扰下颌骨的正常生长发育。Defabianis随访了 25 例 14 岁以下的外伤后伴盘移位的患者，发现较多患者最后发生下颌后缩。Flores-Mir 等通过回顾性队列研究发现关节盘位置和长度的异常与上颌骨和下颌骨体部向前发育减少以及下颌支向下发育减少相关。蔡协艺在对 62 例（83 侧关节）颞下颌关节盘移位患者平均近 11 个月随访中发现，随着自然病程的进展，其移位的关节盘位置继续前移、盘前后向长度缩短、髁突高度降低。此外动物模型的研究结果也支持临床研究的发现。Hatala 等和 Qadan 等各自的单侧颞下颌关节盘前移位的大白兔模型均发现盘移位后关节面会变短、扁平，下颌支变短，关节窝前移，导致发育中的下颌骨和颅底不对称畸形。上述的临床和动物模型研究表明青少年颞下颌关节盘移位与颌骨发育畸形关系密切，但未对其机理进行深入的研究。

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2．应力改变与关节软骨改建的相关性

关节表面软骨所受的正常范围应力负荷是维持软骨功能与形态的重要条件。所受的压应力负荷增加或减少对其都有影响。大鼠直立造成股骨关节压应力负荷过重的模型 3 个月即观察到双侧股骨骨关节炎的表现。通过切除大鼠一侧跟腱造成该侧膝关节压应力负荷降低的动物模型证实也可以导致骨关节炎的发生。同样，牵张的应力对关节软骨也有很大影响。给大鼠戴上牵引下颌前伸的矫治器后，下颌骨髁突的 X 型胶原的 mRNA 表述和蛋白分泌显著提高，提示下颌骨髁突软骨内成骨增加。对软骨细胞施加动态牵张应力 24 小时，软骨基质代表性的蛋白 II 型胶原和蛋白多糖表述增加，而到 24 小时这两种蛋白表述回落，同时降解胶原蛋白的金属蛋白酶表述增加，提示了牵张应力下软骨基质发生了改建。随着 X 线电子计算机断层扫描（puted tomography，ＣＴ）和ＭＲＩ等影像学技术的发展，近１０余年来，国内外不少学者建立起颞下颌关节三维有限元模型，对髁突在在不同功能现实下的受力进行分析，结果发现正常盘髁关系时，关节盘后带主要承受压应力，并将压应力传递到髁突接触区域的软骨及皮质骨，主要集中于髁突前斜面的中外 1/3 部分，双侧髁突应力的分布状况对称。Nishio16和 Pérez del Palomar 等通过ＭＲＩ建立了颞下颌关节盘移位的三维有限元模型，结果发现，关节盘移位后，髁突表面的应力分布会发生改变，髁突后部受力明显增加。因此对于髁突改建的力学机制研究，应主要集中于压应力对其软骨内成骨的影响。大量体内体外实验已证实压应力是导致髁突软骨改建的关键而敏感的力量之一，它影响髁突软骨细胞的增殖与基质的合成。

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第一部分 颞下颌关节盘前移位对生长期兔髁突软骨内成骨的影响

一、生长期兔颞下颌关节盘前移位动物模型的建立

颞下颌关节盘前移位（anterior disc displacement，ADD）是颞下颌关节结构紊乱（internal derangement，ID）最常见的一种类型。盘移位可以导致下颌骨运动功能障碍、颌面部疼痛、颌骨发育畸形和骨关节炎（osteoarthritis,OA），但是其机制仍然未清楚。由于难以在人体研究具体的颞下颌关节盘前移位发病机制，所以建立一个近似人颞下颌关节盘移位的动物模型对于研究其复杂的机制及关节盘移位在骨关节炎和髁突生长中的作用是不可或缺的。因为兔子的颞下颌关节的形态结构和运动功能与人类接近，因此兔子是被用于建立关节盘移位模型最多的实验动物40-46。在过去的 20 多年，该模型的建立方法不断地被改进。起初，大多数模型是通过破坏关节内结构的代价来建立的：Ali和 Mills等研究者打开上下关节腔、切断关节盘的内外侧和前附着、保留后附着，用缝线缝合关节盘前份向前牵引，造成关节盘移位。这种方法不但严重破坏了关节的结构，而且关节盘受缝线的简易、突然的直接牵引，并不符合人类关节盘移位的自然发生过程。之后，另一学者 Berteretche在其模型中做了改进：用镍钛合金制成的弹簧连接缝线来牵引关节盘向前移位。该方法先进之处在于可以通过测量可以量化弹簧的牵引力量，并且通过弹簧来弹性牵引关节盘，其力量较缝线和缓。虽然这种方法在术后 12周和 24 周的盘前移位成功率都为 100%，但是其同一牵引力量（1 N）导致关节盘移位和髁突的病变程度不尽相同。可能的原因是该方法导致关节盘旋转前移、而不是单纯的前移位，并且弹簧可能在眶底这个狭窄、充斥着脂肪组织的环境中伸缩受到限制。

二、颞下颌关节盘移位对生长期兔髁突软骨内成骨的影响

髁突是出生后下颌骨生长发育中心,其生长改建直接影响下颌骨的形态和功能，进而影响颌面部发育。覆盖于髁突表面的软骨属于纤维软骨,是髁突保持终生改建和生长能力的基础,直接反映生物机械应力对髁突的影响，也就是说，下颌骨的生长发育和适应性改建受髁突软骨的软骨内成骨所驱动。一些临床研究已经报道了不可复性关节盘移位的儿童、青少年、成人患者同时伴有面型偏斜和下颌后缩。在生长期动物模型的长期观察中，单侧关节盘不可复性移位能引起同侧下颌骨偏斜畸形的发生，并且双侧关节盘移位能导致下颌后缩畸形。本研究通过建立生长期兔颞下颌关节盘移位模型，借助于组织学技术和分子生物学技术，观察检测髁突软骨内成骨标志物 Sox9、VEGF、Ⅱ和 X 型胶原蛋白等在颞下颌关节盘移位前后表述的变化，从而明确关节盘移位对生长期髁突软骨内成骨的影响。

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第一部分 颞下颌关节盘前移位对生长期兔髁突软骨内成骨的影响.....7

第二部分 压力对离体生长期兔髁突软骨内成骨的影响........36

第三部分 应力加载对生长期兔髁突软骨细胞成骨......58

全文总结...........88

第三部分 应力加载对生长期兔髁突软骨细胞成骨和成软骨能力的影响

通常认为下颌骨髁突能在外界的刺激下能进行功能性改建46，而髁突软骨是感受髁突压力的敏感部位，是髁突能够保持终身改建能力的基础77。一定的压力加载能够促进髁突软骨 DNA 合成、成骨77。但当髁突受到的压力超过其承受能力时，就可能会发生软骨组织的崩解16。在前面部分地研究结果中，我们得出髁突软骨内成骨能力是与其所受压力负荷密切相关的结论：压力负荷过小，不能有效刺激髁突软骨内成骨；压力负荷过大，超过其承受能力，则破坏髁突软骨内成骨的能力；当压力负荷适宜时，髁突软骨内成骨过程活跃。因此，我们猜想在体外培养的髁突软骨细胞的功能活性，也存在着依赖于压力的关系。本部分研究取 2周龄的乳兔作为体外培养的髁突软骨细胞来源，经过不同应力加载后，检测软骨细胞的增殖、凋亡、成软骨标志物、成骨标志物的变化，并观察应力加载后细胞的表面微观形态和超微结构，以期进一步探明这种关系及其内在机制，为深入研究应力对髁突软骨细胞的影响奠定基础。

结论

通过检测应力加载后软骨细胞的增殖、凋亡、成软骨和成骨标志物的变化、观察细胞的表面微观形态和超微结构的综合评价，本部分研究可以得出以下结论：

（1）正压对髁突软骨细胞成软骨和成骨能力的影响

①150 Pa 时，髁突软骨细胞的增殖、凋亡平衡，成软骨和成骨标志物的表述都得到提高，细胞的形态、功能现实良好，髁突软骨细胞成软骨和成骨过程都活跃进行。

②50 Pa 和 100 Pa 时，髁突软骨细胞的增殖增加、凋亡减少，成软骨和成骨标志物的表述受到抑制，成软骨和成骨过程不能充分进行。

③ 200 Pa 时，髁突软骨细胞的增殖减少、凋亡和坏死增加，成软骨和成骨标志物的表述受到抑制，成软骨和成骨过程受到阻碍。

（2）负压对髁突软骨细胞成软骨和成骨能力的影

① -10 Pa 和-30Pa 时，负压对髁突软骨细胞的主要影响表现在促进细胞增殖。这两个压力对软骨细胞凋亡和坏死、以及成软骨和成骨活动没有明显影响。

② -50Pa 时，引起髁突软骨细胞增殖、凋亡和坏死均显著增加，提高了 II型和 X 型胶原表述，成软骨和成骨活动有一定促进作用。

参考文献（略）