应力刺激对于后纵韧带骨化因子的影响
作者：谭炳毅，贾连顺，王海燕，蔡国栋，董军。
【关键词】 后纵韧带骨化；,,骨形态发生蛋白；,,聚合酶链反应。
摘 要：［目的］建立颈椎后路手术动物模型，增加后纵韧带的张力，检测后纵韧带中BMP2及BMP7的表达及水平，探讨机械应力刺激对后纵韧带骨化的作用机理。［方法］SD大鼠100只，分为5组，每组20只，手术方式：（1）颈椎后路全椎板切除组；（2）颈椎后路全椎板切除+肌肉切断组；（3）单纯椎旁肌止点切断组；（4）假手术组，仅作切口，剥离椎旁肌暴露；（5）对照组，不作任何处理。分别于术后1、2、4、8周，取实验动物手术节段后纵韧带标本，PCR方法检测BMP2及BMP7的表达水平。［结果］（1）颈椎手术后，全椎板切除+肌肉切断组BMP2，BMP7水平上升最明显，与对照组比较有统计学差异；（2）颈椎后路全椎板切除组BMP2，BMP7水平水平上升，与对照组比较有统计学差异；（3）单纯椎旁肌止点切断组BMP2，BMP7水平上升，与对照组比较有统计学差异；（4）假手术组BMP2，BMP7水平与对照组比较无明显变化。［结论］手术导致的机械刺激提高BMP2，BMP7在大鼠后纵韧带内的表达水平；认为虽然动物模型不能完全模拟人体情况，但是BMP2，BMP7在OPLL的早期可能具有始动作用，而BMP7在后续的骨化过程中可能继续发挥作用。建议临床手术时应尽量采取微创，减少术后不稳增加后纵韧带的应力。
Abstract：［Objective］To discuss the initiating and developing mechanism of OPLL,and the influence of different operations on happening and developing of OPLL［Method］We subgroup healthy adult SD rats into groups,did operation on C3~6 levelThe first group:laminectomy;the second group:laminectomy and muscle cutting;the third group:muscle cutting only;the fourth group:exposure only;contrasting group:no treatmentWe got the tissue of posterior longitudinal，ligament at 1，2，4，and 8 weeks postoperation and quantify BMP2 and BMP7 by PCR method［Result］BMP2，BMP7 increased significantly in the 1st，2nd and 3rd group compared with the contrastinggroup；BMP2，BMP7 of only exposure group had no significant difference compared with the contrasting group［Conclusion］BMP2 and BMP7 play important roles in the early stage of OPLL，they could be the onsetting factors of OPLLBMP7 may play an important roles in the later ossification period。
Key words：Ossification of the posterior longitudinal ligament（OPLL）； Bone morphogenetic protein（BMP）； Polymerase chain reaction（PCR）。
后纵韧带骨化（ossification of the posterior longitudinal ligament，OPLL）病因不清，研究认为后纵韧带骨化可能与基因、多种激素水平及某些矿物质代谢有关。要明确后纵韧带骨化的真正机理，还需要深入研究。
近来文献报道颈椎后路术后OPLL有明显发展的迹象，考虑与手术导致后结构破坏，后纵韧带承受机械应力增加有关系。但目前尚无模拟手术增加后纵韧带机械应力的动物模型及其相关研究。作者设想在大鼠颈椎进行后路手术，造成后纵韧带的应力上升，检测相关的BMP2，BMP7的表达及含量，探讨机械应力刺激对后纵韧带骨化的作用机理，为临床手术提供理论依据及参考。
1 材料与方法。
成年健康SD大鼠100只，体重300~350 g，随机分为5组。3%戊巴比妥钠30 mg／kg静脉注射麻醉。在C3~6椎体节段行手术：（1）颈椎后路全椎板切除组；（2）颈椎后路全椎板切除+肌肉切断组；（3）单纯椎旁肌止点切断组；（4）假手术组，剥离椎旁肌暴露椎板；（5）对照组，不作任何处理。
分别于术后1、2、4、8周，取实验动物手术节段后纵韧带标本，PCR方法检测BMP2及BMP7mRNA的表达水平。测序分析证实电泳结果为目的片断。应用两组间均数t检验进行统计分析。
2 结 果。
各组BMP2及BMP7的测定结果如下：未作手术组及单纯暴露组BMP2及BMP7的PCR电泳结果为阴性，没有条带显示（图1~2）。 图1BMP2 1、2、4、8周的电泳照片图2BMP7 1、2、4、8周的电泳照片21 BMP2表达（1）术后4周之内，BMP2的水平呈现上升趋势，术后8周BMP2的水平下降。（2）组间比较：肌肉组、全椎板组、全椎板+肌肉组在术后1、2、4及8周时的后纵韧带内BMP2的表达比较P值均小于001，各组间具有极显著性的差异；单纯手术暴露组、对照组PCR结果为阴性，未见BMP2的表达，各手术组与单纯手术暴露组及对照组BMP2的表达水平存在显著差异。（3）各组术后1周与2周BMP2的表达P值均小于001，存在显著性差异；肌肉组、全椎板组、全椎板+肌肉切断组术后2周与4周BMP2的水平无显著性差异；各组术后8周较4周BMP2的水平均明显下降，P值均小于001（表1）。 表1 BMP2的测定结果表2 BMP7的测定结果。
3 讨 论。
后纵韧带骨化病因不清，认为后纵韧带骨化可能与基因、多种激素水平及某些矿物质代谢有关〔1〕。
骨形成蛋白（bone morphogenetic proteins，BMP）属于转化生长因子β（transforming growth factor β,TGFβ）超家族的成员，具有多种生物学功能。
已有实验证明，间充质细胞在分化过程中如果不受BMPs等因子的作用，它在生命中都不会分化形成软骨和骨〔2〕。
BMP2正常情况下由幼年成骨细胞分泌，不仅可刺激骨组织来源的细胞株向成骨细胞系方向分化，还可以改变非骨组织来源的细胞株的分化方向，使其向成骨细胞系方向分化。此外，BMP2在骨细胞分化过程中，具有调节其它BMPs基因的表达作用〔3〕。
BMP2 mRNA的表达水平与韧带组织中成纤维细胞软骨化生的活跃程度呈正相关，BMP2存在于骨化区域及其邻近纤维软骨化区域的间质及成纤维样细胞中，分析BMP2在脊柱韧带骨化过程中起重要作用〔4〕。
韧带骨化过程中内源性BMP2随着骨化的渐趋成熟，其表达量逐渐减少。BMP2在骨生长和愈合中所起的作用主要是使具有生骨潜能的间充质细胞向骨及软骨细胞分化，而对于已成熟的骨和软骨细胞基本无促增殖作用〔5〕。
BMP在牵引成骨及骨折愈合新骨生成过程中，在将机械张力转变为生物效应的信号通路中起重要的调节作用。体外后纵韧带的细胞培养实验证明，拉力状态之下，细胞合成分泌BMP2、BMP4及ALP的水平明显上升〔6〕。