2009.骨生长因子协同或诱导作用促进骨折愈合研究进展

临床医药实践

VOL.2.No.5.2009

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显的血管增生现象。在骨形成过程中，b F G F促进了B M P 诱发的需要血供的软骨内化骨，B M P主要是诱导间充质细胞分化为软骨细胞和成骨细胞，而血管增生对骨形成也非常重要[7~8]。以上研究正是发挥了B M P的诱导作用和F G F 血管形成的作用，共同增强新骨形成。

1.3 TGF-β与IGF 通过观察IGF-I和TGF-β1对幼年及成年兔关节软骨细胞增殖和代谢的作用，结果发现：IGF-I和TGF-β1均可能在一定程度上以剂量依赖方式促进软骨细胞增殖和基质蛋白多糖的合成，病理切片提示：修复组织与正常软骨组织结构类似，并与周围组织整合良好[9]。外源性IGF-I和TGF-β1在体外可促进不同年龄兔关节软骨细胞增殖和基质合成，提示外源性生长因子联合应用在关节软骨细胞增殖和代谢上可能有一定意义。

另通过T G F-β1和I G F-I基因单独和共同转染兔的骨髓间充质干细胞（B M S C s），观察比较目的基因的分泌情况及向软骨细胞分化效果。结果发现：共转染组细胞在目的基因的表达和软骨特异性基质的分泌上明显高于单基因组。可以得出结论：通过TGF-β1和IGF-I基因共同转染BMSCs修复软骨缺损是一个很有前景的发展方向[10]。

此外，在大鼠胫骨骨折模型上联合应用I G F-I和TGF-b1对骨折愈合也表现出协同效应[11]。1.4 TGF-β与FGF

在离体条件下，b F G F抑制骨细胞分化和基质合成；但将b F G F注入体内则不仅显著促进成骨性细胞的增生，而且增强其分化从而加速骨形成[12]。其所以如此，是由于b F G F刺激了其它生长因子的分泌或增强其作用所致[13]。有报道b F G F可增强成骨细胞中T G F-β的表达；b F G F在刺激骨内膜骨形成的同时增加骨内膜细胞中T G F-β的表达。可见，bFGF的作用至少部分是由TGF-β介导的。1.5 IGF与FGF 胰岛素样生长因子是骨组织细胞极其重要的局部调节因子之一。通过介导作用，调节成骨细胞和破骨细胞的分化形成及其功能活性，在骨改建偶联过程中发挥着重要作用。体外实验发现FGFs能促进软骨细胞的增殖、成熟和胞外基质的合成，而bFGF是一种强大的软骨细胞有丝分裂原，它能刺激生长板中软骨细胞蛋白多糖的合成。

IGF-1、bFGF对成年兔关节软骨细胞有明显的增殖作用，且两者之间有协同效应[14]。在成人关节软骨中二者亦有着协同作用，刺激软骨细胞有丝分裂和蛋白多糖的合成，抑制软骨细胞分化为肥大表型。1.6 IGF与PDGF

S t r a y h o r n等采用鼠成骨前细胞株M C3T3-E1和Northern杂交分析法研究了各类生长因子对成骨细胞增殖及相关基因的表达，显示单用P D G F抑制I G F m R N A的表

达，阻断了骨钙素基因的表达，单用I G F及B M P增加相关基因的表达，而P D G F/I G F合用明显增强增殖分化相关基因的m R N A表达，促进了骨的形成。由此可见，生长因子之间的协同作用还是很明显的。

对微型猪皮质骨缺损的治疗，联合应用PDGF和IGF-I 显著增加了骨痂矿化组织面积、周径及其所占百分比，优于单用PDGF或IGF-I。

在细胞周期中，P D G F作为一种致能因子使细胞获得分裂潜能，而后起进程则由I G F等其他生长因子完成。P D G F在I G F的协同作用下，通过成骨细胞膜上受体的自动磷酸化和受体后的酶活性增高等变化，直接促进细胞的有丝分裂，使成骨细胞从G0/G1期进入S期，促进早期D N A 合成，从而加速骨形成[15]。

2 三种生长因子协同或诱导作用

2.1 BMP、PDGF与TGF-β 细胞因子对成骨细胞有较强趋化性：TGF-β和PDGF-BB趋化性最强烈，而PDGF-AA，IGF-I及IGF-II趋化性较弱；TGF-β最大效能可达到100pg/ml，而其他因子一般波动在10~100pg/ml；BMP-2对成骨细胞、骨髓原细胞和骨肉瘤细胞有趋化作用，对骨髓原细胞刺激最强烈，而BMP-4和BMP-6对上述细胞则没有趋化作用。TGF-β、PDGF-BB和BMP-2协同，可以刺激成骨细胞分化，但类似的协同对胶原的合成没有影响[16]。Shimizu等的研究表明，BMPs是骨形成激动激，诱导成骨作用明显，且受到其他细胞因子如TNF-α、PDGF等的协同作用。

2.2 BMP、TGF-β与FGF 通过免疫组化的方法观察TGF-β在珊瑚人工骨修复骨缺损中的表达，了解珊瑚人工骨在骨修复区对TGF-β聚集的影响。研究结果显示，TGF-β的促进骨修复作用是和其他骨生长因子一起协同作用。TGF-β主要作用是刺激间充质细胞大量增殖，增殖的间充质细胞在其他骨生长因子如骨形成蛋白（BMP）及成纤维细胞生长因子（FGF）等的作用下，分化并表达骨细胞、成骨细胞及成纤维细胞的表型，当骨生成细胞增殖达一定程度后，TGF-β则刺激这些细胞产生各种细胞外基质，并抑制基质的降解，同时调节其钙化[17]。

实验证明，将b F G F与B M P联合应用，从形态学上发现b F G F增强了B M P的诱导成骨能力。将T G F-β与B M P联合应用，同样发现B M P的诱导成骨能力增强。这些结果提示T G F-β、b F G F可能对B M P有协同作用。如果将这三种骨生长因子联合应用，骨诱导过程将受到这三种骨生长因子的综合调控，其诱导成骨能力可能会得到进一步提高

[18]

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2.3 FGF、IGF与TGF-β 通过对兔成骨细胞体外增殖的剂量效应及时间效应进行研究，结果发现b-FGF和IGF-Ⅱ在