骨骼具有驚人的再生能力。在骨折後,健康人的骨頭會愈合,不會留下疤痕。對於年老的人,或患有糖尿病等疾病的人來說,大約10%的長骨骨折不能很好地愈合,需要生長因子才能完全愈合。
兩種生長因子---骨形態發生蛋白2(bone morphogenetic protein 2, BMP2)和血小板衍生生長因子(platelet-derived growth factor, PDGF)--目前已被美國食品藥品管理局(FDA)批準用於協助骨骼愈合。在一項新的研究中,美國康涅狄格大學醫學院整形外科教授Ivo Kalajzic和康涅狄格大學醫學院再生醫學與骨骼發育中心的研究導師Sanja Novak及其同事們報告說,將這兩種生長因子組合使用可能會使它們的效力降低。他們的研究評估了PDGF BB和BMP2一起使用時的骨代謝或骨形成效果。相關研究結果近期發表在npj Regenerative Medicine期刊上,論文標題為“PDGF inhibits BMP2-induced bone healing”。
骨形態發生蛋白(BMP)是骨骼再生的重要調節劑,而PDGF有助於調節細胞的生長和分裂。單獨使用時,BMP2有助於增加骨量和愈合。但是,在評估了同時用PDGF和BMP2治療的小鼠後,這些作者發現PDGF抑製了BMP2誘導的骨骼生長。
Kalajzic說,“這是一項具有臨床意義的研究,因為BMP2一直是臨床實踐中廣泛使用的促骨形成藥物(osteoanabolic),還需要進行更多的研究來了解如何提高它的效果並降低治療劑量以達到相同或更強的骨骼愈合效果。”
為了測試這兩種生長因子組合使用時的影響,這些作者使用了多種轉基因小鼠,並使用顯微外科手術方法來製造骨折和“臨界尺寸(critical size)”的骨缺損,即20%的骨長缺損。根據他們的說法,齧齒動物模型是了解骨骼愈合的遺傳調節的理想選擇。
這些作者發現當置於骨缺損內時,PDGF信號轉導在調節BMP2誘導的骨骼形成中的負麵作用。在這種愈合過程的早期,對臨界尺寸的骨缺損進行這種組合治療,減少了骨祖細胞(osteoprogenitor)的數量,並限製了幹細胞/祖細胞的擴增,導致骨缺損九周後的骨形成減少。然而,在這種愈合過程早期對PDGF信號轉導進行抑製並沒有導致BMP2誘導的骨生成的改善,這表明PDGF在這種愈合過程中是必需的。
這項新的研究表明兩種促進骨骼生長的物質在組合使用時實際上會減少骨骼生長。這些數據顯示,時間和位置對於骨生長因子的有效性和適當的愈合是多麼重要。
這些作者說,“雖然BMP2通常在臨床上使用,但這項新的研究表明在未來還需要開展進一步的研究來探索除了PDGF和BMP信號之間的相互作用外的其他機製,以便幫助誘導骨再生並減少患者在治療時出現的重大副作用。”