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种植体周围神经再生的研究进展

2019-8-23 14:08  来源:现代口腔医学杂志
编辑:王艳颖 宫苹 张健 阅读量:4321

    牙种植体的骨感知现象成为口腔种植领域近年来的研究热点。大量关于骨感知的神经生理学和心理生理学的证据表明,种植体周围确实存在感觉神经反馈通路,证实种植体周围有感觉神经分布。但是,临床研究显示,种植义齿与天然牙的感觉有所不同,种植体对负荷的定位能力及触觉灵敏度比天然牙弱。因此,促进种植体周围神经再生,对于改进种植体的感觉功能是十分必要的。同时,大量组织学研究表明种植体周围存在神经纤维,主要分布在螺纹区骨组织和骨髓腔内。而正常骨组织中含有一些自主神经纤维,有调节骨代谢的作用。

    无论种植体周围神经是自主神经还是感觉神经,对于种植体周围骨组织的代谢和改建都有着重要作用。近年来,学者们围绕种植体周围神经再生与骨感知的作用关系,以及种植体周围神经结构对于成骨的调控作用展开一系列的研究。本文就近几年有关种植体周围神经再生的研究进行总结,旨在为提高种植体骨感知能力,以及促进神经调节骨代谢和改建提供一定的思路和启发。

    1.种植体周围骨组织的神经分布

    大量组织学研究已经证实了种植体周围的神经分布。动物的组织学研究表明种植体周围存在神经纤维,这些神经结构主要分布在螺纹区骨组织和骨髓腔内,多数为游离的神经末梢,神经纤维束数量较少,可见部分神经纤维与种植体界面直接接触。粘骨膜可观察到明显的神经纤维束。Ysander等发现种植体周围骨组织中存在神经轴突和小直径感觉神经纤维,与血管伴行或在管腔内。

    Wada等观察到种植体植入后种植体周围的神经纤维出芽生长,同时,种植体-骨界面附近的游离神经末梢数量在种植体植入后的第一周内逐渐增加。2014年dosSantos Corpas等首次描述了人类骨结合种植体周围的神经纤维。研究表明,种植体螺纹附近的骨单位哈弗斯系统中均可发现有髓神经纤维和无髓神经纤维。种植体周围的编织骨中也可以发现有髓神经纤维。然而,在种植体周围并未观察到分化的神经末梢。此外,有学者在种植体螺纹区发现了大量无髓神经纤维,并发现游离神经末梢的数量随种植体负荷的增加而增多。

    2.种植体周围的神经支配在骨感知中的作用

    骨感知的定义:在没有功能性牙周机械感受传入时,来源于骨锚着修复体的机械刺激感受通过颞下颌关节、肌肉、皮下、黏膜和骨膜组织等机械感受器进行传导。同时,中枢神经系统在感觉和运动功能的维持中发生可塑性的改变。骨结合种植体在口腔内最终形成生理性整合,表明种植体周围的确存在神经支配,并且能影响口腔功能。然而,目前对于这种神经支配作用的研究尚不完善。

    研究表明,牙齿拔除后,最初支配牙齿和牙周膜的神经纤维仍然存在于下牙槽神经内。此外,JacobsR认为在紧邻种植体的骨组织和种植体周围上皮组织内存在特异的鲁菲尼机械感受器末梢,其主要来源于有髓神经纤维。动物的神经生理学研究也证实,种植体周围存在感觉神经反馈通路。乔士冲等利用Beagle犬模型,检测种植体植入后不同时间点刺激种植体诱发的下牙槽神经感觉动作电位,发现植入1周的种植体诱发的神经动作电位幅值明显小于植入6周和12周的种植体诱发的神经动作电位幅值,具有显著差异。结果表明,非负载状态下种植体外周神经传导能力的提高与种植体植入后的愈合时间具有明显相关性。因此,种植体周围骨内神经支配在骨感知现象中的作用是不可忽略的。

    3.骨组织代谢中的神经调控

    感觉神经和自主神经广泛分布于正常骨组织及软组织,这些神经纤维分布在骨膜、皮质骨和骨髓腔等代谢活跃的区域,通常伴血管走行,参与调节骨代谢和骨组织损伤后的再生。早在1977年就有学者用免疫组化和免疫荧光的方法,观察到兔骨内有自主交感神经支配。HerskovitsM等对交感神经做化学切断,发现成骨细胞的骨基质沉积显著减少,活性减低,证明交感神经能调节成骨细胞的活性,对骨生成有着重要作用。

    Yamashiro T等报道破骨细胞在骨形成过程中也受神经调节。而组织形态学上观察,骨组织内的神经大多数分布和血管相关,主要分布于动脉中膜内和毛细血管周围,骨髓腔也分布有散在神经终末支,在骨髓细胞和骨内膜的成骨前体细胞周围均有环状神经末梢。这些分布和结构为神经调节血管运动提供了剖解学的依据。

    大量研究均证实神经在骨组织生长发育、骨再生以及骨改建过程中都发挥至关重要的作用。骨组织内除了经典的单胺能(如多巴胺、去甲肾上腺素、5-羟色胺)神经和胆碱能(如乙酰胆碱)神经,也有肽能神经直接支配骨组织。大量免疫组织化学研究结果表明,骨组织中的肽能神经显示钙素基因相关肽(calcitonin gene-related protein,CGRP)、P物质(substance P,SP)、神经肽Y(neuropeptide Y,NPY)、血管活性肠肽(vasoactive intestinal protein,VIP)、酪氨酸羟化酶(tyrosine hydroxylase,TH)和脑啡肽(met-enkephalin)免疫阳性。这些神经纤维来自如感觉神经系统的背根神经节和自主神经系统的交感神经节等。

    多项研究显示,这些神经肽在骨愈合过程中可以调节成骨细胞分化和抑制破骨细胞形成,从而发挥其对成骨效应的促进作用。另外,González-Hernández A等报道这些神经肽也是较强的内源性扩血管肽,在骨损伤时可以直接调节局部血流来促进骨愈合。最新研究发现,CGRP阳性神经纤维在种植体周围呈现出有规律的分布变化,同时与局部微血管的分布相关,这种分布关系提示CGRP阳性神经与种植体周围血管再生和骨再生存在着密切联系。

    4.种植体周围神经再生的影响因素

    1)植体周围神经再生的机制

    无论是拔牙还是种植手术,都无法避免地造成周围神经损伤,该损伤属于“轴突切断型”,即造成传导的完全阻断。神经损伤部位随后会发生一系列病理性改变,包括神经轴突的变性和髓鞘的破碎、溶解、吸取。伴随神经变性退化的发生,一方面,包裹神经轴突的雪旺细胞(schwann cells,SCs)开始迅速增殖,形成Bungner带,为再生神经轴突提供管道。另一方面,神经元胞质内加快物质合成,通过轴浆运输到轴突断端,轴突断端膨大形成生长圆锥,长出轴芽,完成神经再生。

    2)种植体表面性质

    在种植术后的组织恢复过程中,种植体的表面性质是一个极其重要的因素。同时,随着材料表面处理技术的发展,越来越多的研究关注到种植体表面与种植体周围神经再生的关联,希翼探寻到有利于神经再生的种植体表面。李保胜等研究了4种不同种植体表面,包括光滑表面、电解刻蚀技术(electrolytic etching,EE)、大颗粒喷砂酸蚀表面(sand-blasted,large-grit,acid-etched,SLA)和羟基磷灰石涂层(hydroxyapatite-coated,HA),对神经再生和神经传导性能的影响。结果表明种植体表面处理方式在种植体愈合早期对神经的愈合和再生有显著影响,后期并无显著影响,但具体机制尚不明确。神经元和神经胶质细胞的生物学行为在周围神经再生过程中至关重要。

    Yuan等探讨了SCs在不同处理钛片表面的生长增殖及相关蛋白和基因表达情况,发现HA涂层对于SCs生物学功能的促进作用最显著,但具体的分子机制仍不清楚。Yin等在不同表面处理钛片上培养大鼠背根神经元,认为SLA和EE表面比光滑表面更利于神经元的粘附以及蛋白质的附着。而Collazos-Castro等在氧化钛表面培养胚胎大鼠大脑皮质神经元,发现与硼硅玻璃对照组相比,神经元的生长与分化在初期并没有受到影响,但神经突的伸长却受到了显著的抑制,其中树突比轴突更受影响。

    Saghiri等使用P19神经细胞系评估不同类型表面处理种植体的神经相容性。5种不同表面处理包括Laser-Lok、可吸取研磨介质(resorbableblasted media,RBM)、Osseo Speed、Nanotite和SLActive表面。结果表明,尽管5种表面均显示出较好的神经相容性,但是5种表面的细胞计数存在显著差异,其中,Laser-Lok、RBM和OsseoSpeed表面的细胞计数高于Nanotite和SLActive表面。

    Li等在钛片表面将牙周膜干细胞诱导分化为SC样细胞,并研究其生物学行为。结果表明SC样细胞在SLA表面上显示出良好的细胞活性。牙周膜干细胞、脂肪干细胞、骨髓间充质干细胞等细胞在种植体周围神经组织工程中的应用非常重要,它们或许能够发挥促进种植体周围神经再生的潜能。

    3)神经营养因子和神经肽

    He等提出一种新型的牙种植体仿生设计,利用纳米弹簧在种植体内构建应力缓冲结构的同时,利用神经生长因子(nerve growth factor,NGF)对于神经细胞的生物学活性促进种植体周围神经再生。姚洋等认为,外源性NGF不仅能强烈地促进神经再生,还能加速小鼠钛种植体周新生骨胶原的早期成熟,促进种植体植入早期的骨再生。

    Ma等发现αCGRP作为一种广泛分布于整个中枢和外周神经系统的神经肽,能够促进局部SCs的增殖,认为局部应用αCGRP可以促进种植体周围神经再生,改善种植体的感觉功能。向琳等等总结发现,CGRP这种生物活性神经肽类物质,主要由感觉神经释放,不仅能够促进周围神经再生,同时,CGRP在种植体骨结合和种植体周围血管再生过程中也发挥着重要作用。

    4)种植术式和负重方案

    研究发现,种植术式和负重方案也是影响种植体周围神经再生的重要因素。朱一博等认为,种植体周围骨组织内功能性神经感受器的数量少于天然牙,然而种植手术方式及负重方案对外周神经传导的影响并无显著差异。而孙琳琳等对于犬下颌骨种植体进行组织学研究,观察即刻负重及延期负重种植体周围骨组织内的神经末梢分布情况,证实不同负重时间种植体周围骨组织内神经密度有显著差异。此外,Huang等系统综述证实,负重种植体与非负重种植体和拔牙窝愈合后的骨组织相比,可以增加种植体周围组织内的神经数量,然而没有足够的证据来区分即刻种植和延期种植,以及不同负重方案的神经支配方式的差异。

    5)其他因素

    低频脉冲超声(low-intensity pulsed ultrasound,LIPUS)是一种广泛应用于临床的促进骨折修复的治疗手段,近年来LIPUS开始应用于单纯神经损伤的修复。杨博等探讨LIPUS对大鼠截断下牙槽神经后的神经损伤和骨质病变的修复效果,发现LIPUS可以促进神经损伤的恢复,表现为感觉功能的恢复和骨髓腔内的CGRP阳性纤维数量的增加,同时可以显著促进由神经损伤导致的骨质病变修复。研究提示LIPUS可以促进下牙槽神经损伤的修复。然而,目前LIPUS在促进种植体周围神经再生中的作用尚不明确,需进一步探索研究。

编辑: 陆美凤

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