大鼠颅骨缺损模型在骨组织工程中的应用VIP专享VIP免费

中国美容医学2009年5月第18卷第5期ChineseJournalofAestheticMedicine.May.2009.Vol.18.No.5综述目前，颅、颌面骨缺损的修复对于整形外科和口腔颌面外科的治疗仍是挑战[1]。用于修复骨缺损的骨移植材料若想应用于临床，必须要具备可充分提高体内骨愈合能力的组织学证据，而通过不同方法将不同的骨移植材料进行动物实验不失为一种行之有效的检测方法。但如果在实验动物模型的选择上缺乏一致性，则很难客观地比较各种移植物之间的修复效果，只有采用标准动物模型才能有效地对其效果进行评估[2]。颅骨因缺少肌肉组织，血液供应及骨再生能力均较差[3]，所以可用于进行骨缺损部位骨移植材料修复效果的分析。此外，大部分哺乳动物的颅、颌面骨都是膜性化骨，胚胎起源相似，因此大鼠颅骨缺损模型已成为骨组织工程体内实验的理想选择对象。1大鼠颅骨缺损模型1.1大鼠种系和年龄：实验选用的大鼠按是否具有免疫能力可分为具有正常免疫能力的大鼠（如：Wistar、SD大鼠等）和缺乏免疫能力的裸大鼠两种。在开展异种移植实验时，裸大鼠拥有独特的优势。但裸大鼠的骨再生能力较低，这是因为在骨创伤的修复过程中机体可由于出现免疫抑制而造成某种调节正常骨愈合的关键性细胞和分子信号的缺乏，进而导致成骨减少[4-5]。骨修复能力随年龄的增长而逐渐降低，但幼年的成骨能力又太强，所以在建立大鼠颅骨缺损动物模型时应选用成年大鼠[2,3,6]。Aalami等[7]在6天和60天龄大鼠的颅骨上分别制备了直径3mm、4mm和5mm的骨缺损，结果显示：6天龄比60天龄大鼠具有更强的骨修复能力，成年大鼠的颅骨缺损修复面积不到5%，而幼鼠修复了大部分的骨缺损。由此可见，用于颅骨缺损模型的大鼠年龄应选择至少在8周龄（即56天龄）以上。1.2大鼠颅骨的标准骨缺损和大鼠的动物实验周期：标准骨缺损（criticalsizedefect,CSD）是指在特定动物种系的特定骨创伤部位，无法实现自发性修复的临界骨缺损范围[3,8]。最初，Takagi等[6]制备了直径8mm的大鼠颅骨缺损，经12周的观察后未发现缺损区出现骨组织再生，因此认为直径8mm为大鼠颅骨的CSD。Schmitz等[3]在关于颅、颌面标准骨缺损动物模型的综述中也进一步指出了大鼠颅骨的CSD是直径8mm。但因直径8mm的骨缺损需在大鼠的顶骨中央区制备，所以易损伤矢状窦，导致术中的出血概率增加及术后的血液供应破坏，同时矢状缝附近的结缔组织中存在骨祖细胞，此部位的骨组织损伤后可参与骨重建，这些因素均能对骨缺损修复的评价效果产生重要影响。此外，1只大鼠只能制备1个颅骨缺损动物模型，而且无法完成同一动物的体内对照实验，这就相应增加了实验动物的数量、实验的成本及劳动量。1998年，Bosch等[2]经过对大鼠颅骨缺损进行12个月的观察研究后指出：直径5mm可作为大鼠颅骨的CSD。Blanquaert等[8]也在对直径5mm的大鼠颅骨缺损实验中发现，骨缺损区在35天后只有纤维组织生成，骨缺损边缘仅可见少量的新骨形成。对于直径小于5mm的大鼠颅骨缺损动物模型的研究也早有相关报道。Freeman等[9]和Turnbull等[10]的实验中制备了直径2mm的大鼠颅骨缺损，经12周的实验观察均未见新骨形成。Mulliken等[11]和Glowacki等[12]制备了直径4mm的大鼠颅骨缺损动物模型，6个月后也都未出现明显的骨愈合迹象。但上述的实验研究在制备大鼠颅骨缺损的过程中都进行了实验区的骨膜去除，这可能是造成出现即使直径2mm的大鼠颅骨缺损也无法自行愈合的原因。由此可见，在颅骨缺损的动物实验过程中应注意骨膜层的缝合保护。随后，直径6、7、8.5mm的大鼠颅骨缺损的相关实验[12-16]也陆续出现。但不管怎样，对大鼠颅骨而言，制备双侧颅骨缺损的范围不应大于直径6mm，直径在7mm以上的骨缺损则只能选择在顶骨中央区进行。这就表明，将直径小于或大于5mm作为大鼠颅骨的CSD，或者没有必要，或者存在上述诸多的不足之处，因此将直径5mm作为大鼠颅骨的CSD是最为理想的。大鼠颅骨CSD的实验周期应为8周，这是因为颅骨自身修复的最佳时期是在前4周，到第8周时修复过程已基本停止[17]。Aalami等[7]的研究指出：8周的实验周期完全可以满足成年大鼠颅骨CSD的修复重建。1.3大鼠颅骨缺损修复的原理：Wang等[18]在用醋酸纤维素膜覆盖直...