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《第四军医大学》 2017年
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绵羊创伤性颞下颌关节强直动物模型的特点及其分子机制初步研究

邓天阁  
【摘要】:颞下颌关节强直(TMJA)是一种影响口腔颅颌面系统功能和形态的致残性疾病,临床表现为张口及咀嚼困难等,发生在青少年时可致小下颌畸形,严重影响患儿的身心健康。迄今,临床上关于TMJA的治疗方法不仅费时费力,而且疗效不佳,术后易复发。多数临床研究报道,外伤是引起TMJA最常见的诱因,而髁突矢状骨折(SFMC)又是外伤中最常见的骨折类型。关于创伤性TMJA的学说很多,但目前无任何一种学说能解释创伤性TMJA发生的机制,同样,对于SFMC后易发生创伤性TMJA也没有统一的解释。通过总结自己和前人的研究成果,我们课题组曾提出翼外肌(LPM)的收缩作用是引起创伤性TMJA发生的重要因素。我们知道,翼外肌的解剖结构,主要分为上下两头,绝大部分LPM肌纤维附着在关节翼肌窝,当发生SFMC后进行开口运动时,翼外肌作为主要的开口肌通过肌肉收缩作用将损伤的髁突内侧骨折块牵拉向内、下、前侧。髁突矢状骨折常伴有关节盘及关节窝的损伤和张口受限,进而引起创伤性TMJA的发生。但我们前期研究并未发生创伤性TMJA。综上所述,我们提出了新假说,在SFMC愈合过程中,由于反复的功能性开闭口运动,LPM作为开口肌反复收缩牵拉骨折块,进而在髁突外侧残端和内侧SFMC骨折块之间发生类牵张成骨(DO)作用,从而导致SFMC骨折块与外侧残端间形成大量新骨,进而使髁突形态明显畸形及体积增大。同时,在升颌肌群的作用下使髁突外侧骨折残端通过破损的关节盘与损伤的关节窝直接接触为TMJ外侧骨桥的形成提供必要条件,加上翼外肌的牵拉作用使髁突矢状骨折块与外侧残端之间形成大的空腔,血液充盈并机化。我们推测以上所有因素共同作用最终导致创伤性TMJA的发生。本研究共选取57只绵羊分成五个实验如下:实验一创伤性颞下颌关节骨性强直动物模型的建立目的:通过模拟髁突矢状骨折、关节盘和关节窝的损伤以及切断翼外肌与否建立创伤性TMJ骨性强直动物模型。方法:以14只绵羊为实验动物(从001~014编号),随机均等分为12周和24周处死组。所有动物左侧TMJ作为实验组,模拟SFMC(髁突矢状骨折)、切除1/4关节盘并制造关节窝“井”字型损伤,随后阻断翼外肌功能;右侧TMJ作为对照组,除保留翼外肌功能外,其它手术过程与实验组相同。术后12周和24周分别处死7只动物,通过大体观察及螺旋CT方法观察关节复合体中关节间隙、上下关节面及髁突内外径、前后径等形态变化。结果:与术前比较,术后12周、24周所有动物的开口度均不同程度降低,均有统计学差异(p均为0.000)。对照组(保留翼外肌功能)在关节外侧均发生了TMJ骨性强直,关节间隙变窄可见不规则钙化影像,髁突呈内外向“Y”型分叉。与术前比较,术后12周和24周,实验组(阻断翼外肌功能)关节复合体形态无明显变化,只发生纤维粘连。而术后12周、24周,对照组髁突内外径及前后径较实验组明显增大畸形(p均为0.000)。结论:创伤性TMJ骨性强直动物模型成功建立,多创伤因素共同作用最终导致TMJ骨性强直的发生,翼外肌是创伤性TMJ骨强直发生的重要因素,翼外肌的作用使髁突骨折区形成大量新骨,进而导致髁突畸形增大。实验二颞下颌关节骨性强直CT影像学特征与最大开口度之间的相关性研究目的:测量主动和被动最大开口度并分析其与颞下颌关节强直骨融合区三维CT影像学特征间的相关性。方法:28只绵羊作为实验动物,从001~028编号,随机均等分为实验组和对照组(实验组14只绵羊用于动物模型的制备;对照组14只绵羊不做手术,只测量体重、主动及被动最大开口度)。术前、术后12周、24周分别测量体重、主动和被动最大开口度,并进行螺旋CT扫描。实验组的手术步骤同实验一。统计学分析TMJ强直骨融合区的CT特征(包括在冠状面、矢状面及水平面上,分析骨性强直TMJ复合体骨融合区及髁突骨球的宽度、长度及面积,以及骨融合区的钙化程度)与主动及被动最大开口度间的相关性。结果:与对照组相比,术后12周及24周,实验组动物均有不同程度张口受限,主动、被动最大开口度和极限感觉距离均明显变小(p均为0.000)。在实验组中,与术前比较,术后12周及24周,主动、被动最大开口度也均明显变小,也均有统计学差异(p均为0.000);相关性研究发现,螺旋CT水平面的骨融合面积均与主、被动最大开口度呈负相关(p均为0.000),水平面的骨融合面积是影响最大开口度的独立因素(主动最大开口度和面积,12周:r=-0.940,p=0.000;24周:r=-0.952,p=0.000;被动最大开口度和面积,12周:r=-0.944;p=0.000;24周:r=-0.953;p=0.000).结论:创伤性颞下颌关节骨强直中,张口受限是诊断TMJ骨性强直的重要指标;水平面CT上的骨融合面积是评价TMJ骨性强直后开口度受限程度的重要指标,即骨融合区面积越大,最大开口度越小,TMJ骨性强直越严重。实验三翼外肌在创伤性颞下颌关节骨性强直发生中的作用---影像学研究目的:通过Micro-CT观察翼外肌在SFMC(髁突矢状骨折)后创伤性TMJ骨强直中的作用。方法:以实验一的动物标本作为研究对象。通过显微CT观察关节复合体形态和微观结构,包括骨体积分数(BV/TV),骨小梁厚度(Tb.Th),骨小梁数量(Tb.N),骨小梁间隙(Tb.SP)和骨小梁各向异性程度(DA)等骨微观结构参数的变化。结果:实验组只有纤维粘连而对照组在关节外侧发生了骨性强直,与实验组比较,对照组所有关节标本的上下关节面新生骨呈锯齿状伸向关节间隙,且关节间隙变窄,内可见不规则钙化影像,髁突呈内外向“Y”型分叉。术后12周及24周,对照组髁突内外径及前后径较实验组明显增大。骨折区骨结构参数BV/TV,Tb.Th,Tb.N随时间推移而增加,Tb.SP和DA呈降低趋势,两组比较均具有统计学差异(12周,BV/TV,Tb.Th,Tb.N,Tb.SP和DA分别为p=0.002,0.011,0.000,0.000,0.000;24周,BV/TV,Tb.Th,Tb.N,Tb.SP和DA分别为p=0.024,0.000,0.000,0.002,0.000),对照组骨折区新生骨小梁的主要方向与翼外肌的收缩方向一致。实验组各参数随时间变化不明显,新生骨小梁的主要方向与翼外肌的收缩方向不一致。结论:翼外肌在髁突矢状骨折后发生TMJ骨性强直过程中具有类牵张成骨作用,保留翼外肌功能组有更多新骨生成。实验四翼外肌在创伤性颞下颌关节骨性强直发生中的作用---组织学研究目的:通过组织学观察LPM(翼外肌)在SFMC(髁突矢状骨折)后创伤性TMJ骨强直中的作用。方法:实验一的标本作为研究对象。关节复合体通过冠状面分为前中后三块,取中间组织块用5%过氧化苯甲酰聚合包埋,用硬组织切片机制备成25微米厚硬组织切片进行VG染色和丽春红染色,通过组织学方法观察关节复合体微观解剖结构。结果:术后12周,24周,对照组所有关节标本的上下关节面发生骨性粘连,均有新生骨呈锯齿状长入关节间隙,关节间隙内可见大量成软骨细胞及软骨基质,尤其在关节外侧面可见大量新生软骨、软骨桥及新生软骨化骨。冠状面切片仍可见髁突呈内外向“Y”型分叉,骨折区新生骨明显增多,新生骨小梁整体趋向于某一方向,与翼外肌的收缩方向基本一致。随时间推移,对照组关节间隙及骨折区新生骨越来越多,关节间隙越来越窄。实验组关节间隙可见大量的纤维组织,未见新生软骨细胞和软骨基质,骨折区发生了改建趋近于正常。结论:创伤性TMJ骨性强直的始发以软骨化骨为主;翼外肌作用使SFMC区成骨活性增强,翼外肌具有类牵张成骨作用。实验五翼外肌在创伤性颞下颌关节骨性强直发生中的作用--分子生物学初步研究目的:探讨创伤性TMJ骨性强直中SFMC(髁突矢状骨折)区的分子变化。方法:以15只绵羊为实验动物(从001~015编号),其中3只为空白对照,不做任何处理,分别于2、4和12周各处死1只动物。其它12只绵羊分组及手术步骤同实验一,分别于术后2、4和12周各处死4只动物,通过RT-qPCR及免疫组化染色方法检测成骨相关因子COL1(I型胶原)、OCN(骨钙蛋白)及TGF-β1(转化生长因子β1)基因和蛋白水平差异。结果:RT-qPCR定量分析:术后2、4和12周,对照组COL1,OCN及TGF-β1的m RNA表达量显著高于实验组(COL1:2周:p=0.008;4周:p=0.007;12周:p=0.001;TGF-β1和OCN:2周、4周和12周,p均为0.000);随时间变化,对照组TGF-β1和OCN的mRNA表达量呈上升趋势(p均为0.000);COL1 m RNA表达呈先上升后降低趋势(p=0.000),而实验组均呈先升高后降低(p=0.000)。免疫组化结果:术后2周、4周和12周,对照组SFMC区成骨细胞TGF-β1和COL1的表达量明显高于实验组(TGF-β1:2周:p=0.006;4周:p=0.000;12周:p=0.000;COL1:2周:p=0.000;4周:p=0.000;12周:p=0.001);随时间变化,对照组SFMC区成骨细胞TGF-β1和COL1的表达均增高(COL1:p=0.001;TGF-β1:p=0.003);相反,成软骨细胞COL1和TGF-β1的表达量随时间变化呈降低趋势(TGF-β1:p=0.000;COL1:p=0.000)。OCN的表达结果:术后2周、4周和12周,对照组较实验组表达量也增高(2周:p=0.016;4周:p=0.004;12周:p=0.004)。随时间推移,对照组逐渐增高(p=0.000),而实验组呈先升高后降低趋势(p=0.000)。结论:翼外肌的类牵张成骨作用使骨折区成骨活性明显增强,是发生创伤性TMJ骨强直的重要诱因。
【学位授予单位】:第四军医大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:R782.6;R-332

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