背景:牵引成骨技术(distraction osteogenesis,DO)作为活体骨组织工程的一种重要形式,为矫治各种先天及后天获得性畸形或缺损提供了重要手段。但由于DO的疗程相对较长,易引起较多并发症和诸多社会心理问题,有待进一步解决。同时,迄今为止,人们对牵引产生的机械张力如何转化为生物学信号的细胞和分子机制尚不清楚。因此,如何促进新骨生成、牵引过程中对细胞因子的调控成为目前的研究热点。我们在前期研究中成功的建立了电穿孔介导的基因治疗兔下颌骨牵引成骨的动物模型,并证实了电穿孔技术介导的基因治疗能促进下颌骨DO过程中早期血管的生成,促进新骨生成与钙盐沉积,增强新生骨的骨密度与骨强度。本研究在此基础上,进一步探索电穿孔技术介导的基因转染后,下颌骨牵引区细胞因子表达的变化,以明确其促进新骨生成的机制。目的:观察电穿孔介导的基因转染后几种关键的骨生长因子在牵引区局部的表达变化,探讨基因治疗促进下颌骨牵引区新骨生成的机制,为临床解决下颌骨牵引成骨的并发症提供实验数据与理论依据。方法:选用新西兰大白兔45只,沿双侧下颌骨边缘切开皮肤,钝性分离附着下颌骨的肌肉,暴露下颌骨。于下颌骨颏孔处,用微型电动钻截开下颌骨,于下颌骨断开处安放2cm牵引器、固定,逐层缝合组织。于术后3天开始牵引,每天0.8mm ,连续牵引7天。将实验动物分为5组:A组:在牵引区注射2μg(0.1μg/μl)重组质粒pIRES-hVEGF165-hBMP2;B组:在牵引区注射2μg(0.1μg/μl)重组质粒pIRES-hBMP2;C组:在牵引区注射2μg(0.1μg/μl)重组质粒pIRES-hVEGF165;D组:在牵引区注射2μg(0.1μg/μl)空质粒pIRES; E组:在牵引区注射相同剂量的生理盐水。5组实验动物均施加电穿孔刺激。各组分别于固定期第7、14、28天行空气栓塞处死动物,切取牵引区新生骨组织,进行组织学检查,免疫组化染色检测新生骨中的BMP、VEGF、FGF、TGF-β、CyclinsA、D1、E的表达情况。采用图像分析系统分析。结果:免疫组化染色显示BMP、VEGF、FGF、TGF-β、CyclinsA、D1、E主要在肉芽组织中的炎细胞如单核细胞、成纤维细胞及少量沿牵张方向排列的新生幼稚骨小梁表面的成骨细胞、骨细胞和骨周围结缔组织中表达。这些生长因子均在固定7天时表达最强烈,14天时减弱,28天时部分生长因子仅微弱表达或阴性表达。图像分析结果显示基因治疗组(A、B、C组)的生长因子表达在各时期均明显高于对照组(D、E组)。结论:在DO过程中,电穿孔介导的基因治疗能有效地促进多种细胞因子的表达,这些细胞因子的高表达对血管生成、细胞的分化与增殖功能起着重要的作用,从而刺激牵引区骨基质合成和诱导成纤维细胞、成骨细胞,血管内皮细胞、骨细胞的增殖分化等活性功能,促使早期微血管生成,更能有效的促进骨的生长和修复。这可能是基因治疗促进牵引间隙新骨生成的分子机理。