功能性下颌偏斜青春期模型大鼠髁突软骨中血管内皮细胞生长因子的表达

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2015.20.005

中国组织工程研究 ›› 2015, Vol. 19 ›› Issue (20): 3141-3146.doi: 10.3969/j.issn.2095-4344.2015.20.005

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功能性下颌偏斜青春期模型大鼠髁突软骨中血管内皮细胞生长因子的表达

张向凤，邓锋，张翼，张定铭，王华桥

重庆医科大学附属口腔医院口腔疾病与生物医学重庆市重点实验室，重庆市 400015

出版日期:2015-05-14 发布日期:2015-05-14
通讯作者: 王华桥，硕士，主治医师，重庆医科大学附属口腔医院口腔疾病与生物医学重庆市重点实验室，重庆市 400015
作者简介:张向凤，女，1989年生，宁夏回族自治区固原市人，汉族，重庆医科大学在读硕士，主要从事口腔基础方面的研究。
基金资助:
重庆市卫生局医学科研计划项目(2012-2-131)

Expression of vascular endothelial growth factor in condylar cartilage of rat models of functional mandibular deviation in puberty

Zhang Xiang-feng, Deng Feng, Zhang Yi, Zhang Ding-ming, Wang Hua-qiao

Chongqing Key Laboratory for Oral Diseases and Biomedical Sciences, The Affiliated Hospital of Stomatology, Chongqing Medical University, Chongqing 400015, China

Online:2015-05-14 Published:2015-05-14
Contact: Wang Hua-qiao, Master, Attending physician, Chongqing Key Laboratory for Oral Diseases and Biomedical Sciences, The Affiliated Hospital of Stomatology, Chongqing Medical University, Chongqing 400015, China
About author:Zhang Xiang-feng, Studying for master’s degree, Chongqing Key Laboratory for Oral Diseases and Biomedical Sciences, The Affiliated Hospital of Stomatology, Chongqing Medical University, Chongqing 400015, China
Supported by:
the Medical Science Research Plan of Chongqing Municipal Health Bureau, No. 2012-2-131

摘要/Abstract

摘要：

背景：对于功能性下颌偏斜是否会导致骨性的下颌偏斜以及发生功能性下颌偏斜后下颌骨的生长方式是否会发生改变，目前尚存在争议。血管内皮细胞生长因子能够使内皮细胞的渗透性增加、刺激血管内皮细胞的有丝分裂、促进血管生成以及调节骨的形成。
目的：探索大鼠功能性下颌偏斜对其髁突软骨中血管内皮细胞生长因子表达的影响及意义。
方法：选4周龄雄性SD大鼠60只，随机分为对照组(n=20)和实验组(n=40)。实验组大鼠佩戴作者所在课题组自制镍铬合金上前牙冠套，使下颌发生功能性左偏(2.1±0.3) mm，模拟功能性下颌偏斜。
结果与结论：造模后7-28 d功能性下颌偏斜模型大鼠髁突软骨矢状向后部区域偏斜侧血管内皮细胞生长因子的阳性细胞数量较非偏斜侧减少；造模后14-28 d功能性下颌偏斜模型大鼠髁突软骨矢状向中部及冠状向中部区域偏斜侧血管内皮细胞生长因子的阳性细胞数量较非偏斜侧减少，但与对照组接近；造模后14-28 d功能性下颌偏斜模型大鼠髁突软骨冠状向外部区域偏斜侧血管内皮细胞生长因子的阳性细胞数量较非偏斜侧和对照组减少。说明青春期大鼠发生功能性的下颌偏斜后，双侧髁突软骨中的血管内皮细胞生长因子表达存在差异，导致软骨内的成骨活动发生变化，进而可能使大鼠下颌骨的正常生长发育受到影响，提示应尽早矫治功能性下颌偏斜。

关键词: 组织工程, 软骨组织工程, 髁突软骨, 功能性下颌偏斜, 血管内皮细胞生长因子, 生长发育, 下颌骨, 青春期

Abstract:

BACKGROUND: Whether the functional mandibular deviation will cause osteal mandibular deviation and whether the mandibular growth pattern will change are still controversial. Vascular endothelial growth factor can increase the endothelial permeability, stimulate endothelial cell mitosis and promote angiogenesis and regulate the formation of bone.
OBJECTIVE: To investigate the effect of functional mandibular deviation on the expression levels of vascular endothelial growth factor in condylar cartilage in growing rats.
METHODS: Sixty four-week-old male Sprague-Dawley rats were randomly divided into control group (n=20) and experimental group (n=40). Each animal in experimental group received a nichrome appliance which was designed by our team. Lower mandible suffered from left functional deviation (2.1±0.3) mm to simulate functional
mandibular asymmetry.
RESULTS AND CONCLUSION: The number of vascular endothelial growth factor-positive cells in the sagittal posterior deviation region of rats with functional mandibular deviation was less than that in the non-deviation region at 7-28 days after model establishment. The number of vascular endothelial growth factor-positive cells was less in the sagittal central and coronal central deviation region than in the non-deviation region in rats with functional mandibular deviation at 14-28 days after model establishment, but was close to the control group. The number of vascular endothelial growth factor-positive cells was less in the coronal lateral deviation region than in the non-deviation region and control group in rats with functional mandibular deviation at 14-28 days after model establishment. These results indicated that after the mandible functional lateral deviation in adolescent rats, the expression of vascular endothelial growth factor was different in bilateral condylar cartilage, caused the alterations in osteoblast activity in cartilage, and possibly affected the normal growth and development of rat mandible, suggesting that functional mandibular deviation should be corrected as early as possible.

Key words: Mandibular Injuries, Mandibular Condyle, Endothelial Growth Factors, Puberty

中图分类号:

R318

张向凤，邓锋，张翼，张定铭，王华桥. 功能性下颌偏斜青春期模型大鼠髁突软骨中血管内皮细胞生长因子的表达[J]. 中国组织工程研究, 2015, 19(20): 3141-3146.

Zhang Xiang-feng, Deng Feng, Zhang Yi, Zhang Ding-ming, Wang Hua-qiao. Expression of vascular endothelial growth factor in condylar cartilage of rat models of functional mandibular deviation in puberty[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2015, 19(20): 3141-3146.

图/表（结果） 4

参考文献

[1] Kecik D, Kocadereli I, Saatci I. Evaluation of the treatment changes of functional posterior crossbite in the mixed dentition. Am J Orthod Dentofacial Orthop. 2007;131(2): 202-215.

[2] 王华桥,邓峰,张定铭,等.功能性下颌偏斜对青春期大鼠下颌骨形态影响的初步研究[J].第三军医大学学报,2010,32(13):1417- 1420.

[3] Terman B, Khandke L, Dougher-Vermazan M, et al. VEGF receptor subtypes KDR and FLT1 show different sensitivities to heparin and placenta growth factor. Growth Factors. 1994; 11(3):187-195.

[4] Waltenberger J, Claesson-Welsh L, Siegbahn A, et al. Different signal transduction properties of KDR and Flt1, two receptors for vascular endothelial growth factor. J Biol Chem. 1994;269(43):26988-26995.

[5] Sawano A, Takahashi T, Yamaguchi S, et al. Flt-1 but not KDR/Flk-1 tyrosine kinase is a receptor for placenta growth factor, which is related to vascular endothelial growth factor. Cell Growth Differ. 1996;7(2):213-221.

[6] Landgren E, Schiller P, Cao Y, et al. Placenta growth factor stimulates MAP kinase and mitogenicity but not phospholipase C-gamma and migration of endothelial cells expressing Flt 1. Oncogene. 1998;16(3):359-367.

[7] Wang D, Donner DB, Warren RS. Homeostatic modulation of cell surface KDR and Flt1 expression and expression of the vascular endothelial cell growth factor (VEGF) receptor mRNAs by VEGF. J Biol Chem. 2000;275(21):15905-15911.

[8] Park JE, Chen HH, Winer J, et al. Placenta growth factor. Potentiation of vascular endothelial growth factor bioactivity, in vitro and in vivo, and high affinity binding to Flt-1 but not to Flk-1/KDR. J Biol Chem. 1994;269(41):25646-25654.

[9] Shore VH, Wang TH, Wang CL, et al. Vascular endothelial growth factor, placenta growth factor and their receptors in isolated human trophoblast. Placenta. 1997;18(8):657-665.

[10] Takagi H, King GL, Aiello LP. Identification and characterization of vascular endothelial growth factor receptor (Flt) in bovine retinal pericytes. Diabetes. 1996;45(8): 1016- 1023.

[11] Kaipainen A, Korhonen J, Pajusola K, et al. The related FLT4, FLT1, and KDR receptor tyrosine kinases show distinct expression patterns in human fetal endothelial cells. J Exp Med. 1993;178(6):2077-2088.

[12] Ferrara N, Davis-Smyth T. The biology of vascular endothelial growth factor. Endocr Rev. 1997;18(1):4-25.

[13] Ferrara N, Keyt B. Vascular endothelial growth factor: basic biology and clinical implications. EXS. 1997;79:209-232.

[14] Ortega N, Hutchings H, Plou?t J. Signal relays in the VEGF system. Front Biosci. 1999;4:D141-152.

[15] Ferrara N. Vascular endothelial growth factor. Eur J Cancer. 1996;32A(14):2413-2422.

[16] Klagsbrun M, D'Amore PA. Vascular endothelial growth factor and its receptors. Cytokine Growth Factor Rev. 1996;7(3): 259-270.

[17] Shibuya M, Ito N, Claesson-Welsh L. Structure and function of vascular endothelial growth factor receptor-1 and -2. Curr Top Microbiol Immunol. 1999;237:59-83.

[18] Veikkola T, Karkkainen M, Claesson-Welsh L, et al. Regulation of angiogenesis via vascular endothelial growth factor receptors. Cancer Res. 2000;60(2):203-212.

[19] Shibuya M. Role of VEGF-flt receptor system in normal and tumor angiogenesis. Adv Cancer Res. 1995;67:281-316.

[20] Fuentes MA, Opperman LA, Buschang P, et al. Lateral functional shift of the mandible: Part II. Effects on gene expression in condylar cartilage. Am J Orthod Dentofacial Orthop. 2003;123(2):160-166.

[21] Delatte M, Von den Hoff JW, van Rheden RE, et al. Primary and secondary cartilages of the neonatal rat: the femoral head and the mandibular condyle. Eur J Oral Sci. 2004; 112(2):156-162.

[22] Langberg BJ, Arai K, Miner RM. Transverse skeletal and dental asymmetry in adults with unilateral lingual posterior crossbite. Am J Orthod Dentofacial Orthop. 2005;127(1):6-15; discussion 15-16.

[23] O'Byrn BL, Sadowsky C, Schneider B, et al. An evaluation of mandibular asymmetry in adults with unilateral posterior crossbite. Am J Orthod Dentofacial Orthop. 1995;107(4): 394-400.

[24] 倪琳,丁寅,罗颂椒.儿童单侧后牙反牙合患者下颌及颞颌关节的对称性研究[J].口腔医学,2005,25(6):357-369.

[25] Liu C, Kaneko S, Soma K. Effects of a mandibular lateral shift on the condyle and mandibular bone in growing rats. Angle Orthod. 2007;77(5):787-793.

[26] Nakano H, Maki K, Shibasaki Y, et al. Three-dimensional changes in the condyle during development of an asymmetrical mandible in a rat: a microcomputed tomography study. Am J Orthod Dentofacial Orthop. 2004;126(4):410-420.

[27] Sato C, Muramoto T, Soma K. Functional lateral deviation of the mandible and its positional recovery on the rat condylar cartilage during the growth period. Angle Orthod. 2006;76(4): 591-597.

[28] Wattanachai T, Yonemitsu I, Kaneko S, et al. Functional lateral shift of the mandible effects on the expression of ECM in rat temporomandibular cartilage. Angle Orthod. 2009;79(4): 652-659.

[29] Kure-Hattori I, Watari I, Takei M, et al. Effect of functional shift of the mandible on lubrication of the temporomandibular joint. Arch Oral Biol. 2012;57(7):987-994.

[30] Maes C, Stockmans I, Moermans K, et al. Soluble VEGF isoforms are essential for establishing epiphyseal vascularization and regulating chondrocyte development and survival. J Clin Invest. 2004;113(2):188-199.

[31] Peng H, Usas A, Olshanski A, et al. VEGF improves, whereas sFlt1 inhibits, BMP2-induced bone formation and bone healing through modulation of angiogenesis. J Bone Miner Res. 2005;20(11):2017-2027.

[32] Rabie AB, H?gg U. Factors regulating mandibular condylar growth. Am J Orthod Dentofacial Orthop. 2002;122(4): 401-409.

引言

材料方法

设计：随机对照动物实验。
时间及地点：实验于2012年12月至2013年10月在重庆医科大学附属口腔医院口腔疾病与生物医学重庆市重点实验室完成。
材料：
动物：选用4-8周龄SPF级雄性SD大鼠60只，体质量95.2-105.6 g，由重庆医科大学动物实验中心提供，动物许可证号：SYXK(渝)2012-0001。无明显全身性疾病及口颌系统障碍。大鼠饲养环境相对湿度40%-70%，光照时间12 h/12 h。实验符合动物伦理学的要求，并经重庆医科大学附属口腔医院医学研究伦理委员会的批准。
器械：上前牙冠套由作者所在课题组自制，结构如图1所示，主要材料为镍铬合金。

方法：
功能性下颌偏斜动物模型的建立：将60只大鼠随机分为实验组(n=40)和对照组(n=20)。2组SD大鼠均采用2.5%戊巴比妥钠(2 mL/kg)进行全身麻醉。实验组大鼠粘接上前牙冠套，以使得下颌发生功能性左偏(2.1±0.3) mm(图1)，右侧为非偏斜侧。对照组大鼠不安置冠套，待其自行苏醒。在佩戴实验专用上前牙冠套设备前4 d开始，所有的实验组大鼠均以粉末性饲料饲养，直至被处死。
实验标本的制备：在佩戴实验专用上前牙冠套后的第7，14，21和28天时，以颈部离断的方式，各处死10只实验组大鼠以及5只对照组大鼠。然后，将所有大鼠双侧髁突组织取材做标本，并用40 g/L的多聚甲醛固定24 h，150 g/L的乙二胺四乙酸脱钙1周，再梯度乙醇脱水，最后用石蜡包埋并经髁突的矢状面与冠状面连续切片，层厚约5 μm。
免疫组化染色及图像处理：采用免疫组化SABC法，按常规方法操作。实验所用的DAB显色试剂盒、SABC免疫组化试剂盒以及鼠抗PCNA单克隆抗体均由中国武汉博士德生物技术有限公司提供。用PBS代替一抗作为实验阴性对照。应用光学显微镜(Olympus CX31)对免疫组化图像进行采集，用计算机采图，采用的软件系统是PIXERA Viewfinder Pro(美国Pixera公司)。在制备的石蜡切片冠状向上，先通过髁突头内外侧的最突出点做一条水平向直线，再在其中点将髁突头的上半部分以60°为标准，分为3个扇形区域，标记为外、中、内(图2)；同样，在矢状向上，将髁突头上半部分也分为3个部分，标记为前、中、后，对所有标记区域进行采图。对所采的每个部分图像随机选取3个100像素×100像素大小的区域，运用Photoshop8.0软件(Adobe公司)进行观测，计数各个区域中的阳性细胞数并求和，将其作为血管内皮细胞生长因子表达水平的指标。

主要观察指标：髁突软骨中的血管内皮细胞生长因子的表达水平。
统计学分析：数据以x(_)±s表示，用SPSS17.0软件对免疫组化法测定的髁突软骨中的血管内皮细胞生长因子的表达情况进行统计学分析。其中，应用单因素方差分析比较组间非偏斜侧间的差异，应用SNK-q 检验进行两两间比较。P < 0.05为差异有显著性意义。

讨论

髁状突是颞下颌关节改建最为活跃的结构，也是下颌骨重要的生长区，其在幼年时期以及青少年时期的生长及改建能力均比较强，且终生均有改建能力^[20]。研究表明，发育过程中以及生长发育期后影响下颌骨形态的一个重要因素就是髁突软骨的生长改建^[21]。对于功能性下颌偏斜是否会导致骨性下颌偏斜目前仍存在争议，Langberg等^[22-24]通过临床研究发现，即便发生了功能性的下颌偏斜，下颌骨结构也不会出现左右不对称，仅发生下颌骨的功能性旋转以及颞下颌关节窝的适应性改建；而Liu等^[25-26]通过建立动物实验模型，采用影像学方法研究发现，功能性下颌偏斜可使下颌骨左右侧长度不对称，也使髁状突形状发生了改变。Sato等^[27]学者通过动物实验发现发生功能性下颌偏斜后双侧髁突软骨的冠状面相应区域的厚度并不一致。Wattanacha等^[28-29]研究发现功能性下颌偏斜后髁突软骨细胞外基质、软骨细胞、软骨表面滑膜等出现明显变化，这些变化均会影响髁状突发育。另外，作者所在课题组前期研究结果表明，功能性的下颌偏斜会影响下颌骨高度及长度的发育^[2]。
血管内皮细胞生长因子是一个有丝分裂原，具有高度的特异性，它在胚胎发育和创伤愈合过程中可以启动血管生成，其作为血管通透性诱导因子, 血管内皮细胞生长因子同时可以有效地刺激血管内皮细胞发生有丝分裂、并增加内皮细胞的渗透性进而促进血管生成以及调节骨的形成[12-19]。肥大软骨细胞产生的血管内皮细胞生长因子，在生长板细胞外基质改型、血管发生以及骨的形成中都起着重要的作用[30-31]。有学者认为，软骨细胞表达血管内皮细胞生长因子，进而诱导新生血管的生成，即为骨取代软骨的标志[32]。
本实验研究结果发现，血管内皮细胞生长因子在髁突软骨的增殖层和肥大层中表达明显，其中浅层肥大层中的表达较深层肥大层更强，而在纤维层和钙化层中的则为阴性表达，这表明成熟的软骨细胞有较强的合成并分泌血管内皮细胞生长因子的能力。造模第7天时，在实验组偏斜侧与非偏斜侧后部髁突软骨血管内皮细胞生长因子的表达水平差异有显著性意义(P < 0.05)，而在其他区域差异无显著性意义(P > 0.05)，说明髁突后部是其生长改建最为活跃的区域。随着实验时间的持续，髁突软骨其他区域的血管内皮细胞生长因子表达差异有显著性意义(P < 0.05)，说明随着功能性下颌偏斜的进一步发展，髁突软骨其他区域的细胞合成与分泌血管内皮细胞生长因子的能力出现了差别，进而影响了新生血管的形成和软骨内的骨化。
髁突软骨属于继发性软骨，具有特殊的生长改建能力，它可以通过调节软骨的形成及其软骨内骨化过程来适应机械力与功能环境的相关变化，在此过程中，伴随着各种生长与调节因子的mRNA表达的增强[20]。功能性下颌偏斜发生后，双侧髁状突的运动轨迹会有所不一致，进而使其功能环境发生相应的变化，而这种不对称的改变会使髁突软骨各个区域的应力分布出现变化，导致髁状突相应区域的软骨细胞表达血管内皮细胞生长因子的能力出现差异。对于实验组非偏斜侧，髁突软骨所受应力和功能环境等变化将使髁状突中、后部的软骨细胞合成及分血管内皮细胞生长因子的能力增强，加快新生血管的生成，从而促进软骨内成骨。而对于实验组偏斜侧，当出现咀嚼功能减弱、肌肉活动减少以及过度的压力等异常的刺激时，髁突软骨后部及外侧的软骨细胞分化能力减弱，其合成分泌血管内皮细胞生长因子的能力也随之下降，进而影响新生血管的生成以及软骨内成骨。
本实验结果表明，在青春期前发生的功能性下颌偏斜，在早期就可导致左右侧髁状突相应区域的成骨活动出现区别，如果不进行积极干预，这种区别将从青春生长期延续至成年期，从而影响下颌骨与髁状突的正常生长发育。然而，髁状突的生长改建机制是复杂的，是各种因素综合作用的结果，功能性下颌偏斜对髁状突软骨细胞的分子生物学行为的影响，对肌肉及神经等的影响还需在后续实验中进一步深入研究。

功能性下颌偏斜青春期模型大鼠髁突软骨中血管内皮细胞生长因子的表达

Expression of vascular endothelial growth factor in condylar cartilage of rat models of functional mandibular deviation in puberty

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[1]	张同同, 王中华, 文杰, 宋玉鑫, 刘林. 3D打印模型在颈椎肿瘤手术切除与重建中的应用[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(9): 1335-1339.
[2]	樊佳兵, 张军梅. 成年女性不同垂直骨面型下颌骨形态的测量分析[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(8): 1177-1183.
[3]	曾燕华, 郝延磊. 许旺细胞体外培养及纯化的系统性综述[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(7): 1135-1141.
[4]	徐东紫, 张婷, 欧阳昭连. 心脏组织工程领域全球专利竞争态势分析[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(5): 807-812.
[5]	吴子健, 胡昭端, 谢有琼, 王峰, 李佳, 李柏村, 蔡国伟, 彭锐. 3D打印技术与骨组织工程研究文献计量及研究热点可视化分析[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(4): 564-569.
[6]	常文辽, 赵杰, 孙晓亮, 王锟, 吴国锋, 周剑, 李树祥, 孙晗. 人工骨膜的材料选择、理论设计及生物仿生功能[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(4): 600-606.
[7]	刘旒, 周箐竹, 龚桌, 刘博言, 杨斌, 赵娴. 胶原/无机材料构建组织工程骨的特点及制造技术[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(4): 607-613.
[8]	刘飞, 崔宇韬, 刘贺. 局部抗生素递送系统治疗骨髓炎的优势与问题[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(4): 614-620.
[9]	李晓壮, 段浩, 王伟舟, 唐志宏, 王旸昊, 何飞. 骨组织工程材料治疗骨缺损疾病在体内实验中的应用[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(4): 626-631.
[10]	张振坤, 李喆, 李亚, 王莹莹, 王亚苹, 周馨魁, 马珊珊, 关方霞. 海藻酸盐基水凝胶/敷料在创面愈合中的应用：持续、动态与顺序释放[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(4): 638-643.
[11]	陈佳娜, 邱燕玲, 聂敏海, 刘旭倩. 组织工程支架材料修复口腔颌面部软组织缺损[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(4): 644-650.
[12]	邢浩, 张永红, 王栋. 长骨大段骨缺损修复方法的优势与不足[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(3): 426-430.
[13]	王皓, 陈明学, 李俊康, 罗旭江, 彭礼庆, 李获, 黄波, 田广招, 刘舒云, 眭翔, 黄靖香, 郭全义, 鲁晓波. 脱细胞猪皮基质构建组织工程半月板支架[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(22): 3473-3478.
[14]	莫剑玲, 何少茹, 冯博文, 简敏桥, 张晓晖, 刘财盛, 梁一晶, 刘玉梅, 陈亮, 周海榆, 刘艳辉. 构建预血管化细胞膜片及血管形成相关因子的表达[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(22): 3479-3486.
[15]	刘畅, 李大同, 刘元, 孔令擘, 郭瑞, 杨利学, 郝定均, 贺宝荣. 急性症状性骨质疏松性胸腰椎压缩骨折椎体强化手术后疗效欠佳：与骨水泥、骨密度、邻近骨折的关系[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(22): 3510-3516.