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研究背景：
近来多个研究证实在数种哺乳动物(包括人、大鼠、小鼠、荷兰猪、兔)的外周血中存在成骨前体细胞／成骨样细胞。研究表明这些循环细胞具有类似骨髓成骨前体细胞相似的体内外潜能，并且这些细胞可定向趋化至远端骨损伤处或异位诱导成骨区，参与骨损伤修复及异位骨的形成。上述研究结果提示这些成骨前体细胞／成骨样细胞可以通过血液循环参与体内骨组织的修复。此外，众多学者认为循环成骨前体细胞／成骨样细胞是具有成骨潜能的粘附性的细胞，其数量极少但可以体外扩增，并认为此细胞可以作为骨组织工程的种子细胞。目前，有关循环成骨潜能细胞的鉴定方法尚未统一。近期，有学者分选了人循环骨钙素阳性(osteocalcin，OCN+)细胞，该细胞同样具有体内外成骨潜能，在青少年体内循环OCN+细胞数量较多，约占单核细胞的1％。但是，人类外周血循环成骨样细胞／成骨前体细胞在骨损伤前后的动态变化及是否参与了局部骨损伤的修复，尚未见报道。
骨折修复过程有赖于成骨细胞的分化增殖。目前，研究人员已先后发现机体存在多种调节成骨细胞增殖分化的生长因子，其中胰岛素样生长因子-I(Insulin—like Growth Factor-I，IGF-I)是骨细胞中含量最丰富的生长因子之一。研究证实IGF-I不仅可通过促进骨损伤局部成骨细胞的增殖分化、增加骨基质的分泌等参与骨损伤的修复，而且能诱导外周血中具有成骨潜能的间充质细胞向骨损伤部位迁移并分化为成骨细胞参与骨组织修复。正颌手术本质上是以人为颌骨骨折为基础，易位移植牙-骨-黏骨膜复合组织治疗颌面部发育不良或畸形。因此，本研究检测正颌手术前后患者外周血中OCN+细胞的数量、血清IGF-I和IGFBP-3的水平，以期明确颌骨损伤早期循环OCN+细胞、IGF-I和IGFBP-3的动态变化，并探讨IGF-I在骨损伤早期动员循环OCN+细胞参与骨修复的可能性。
研究目的：了解循环OCN+细胞、IGF-I、IGFBP-3在人正颌手术前后的动态变化，以期了解血清IGF-I动员循环OCN+细胞促进骨折修复的作用。
研究方法：
1.人外周血循环OCN+细胞的分离与成骨潜能的鉴定健康成年人9例。男性5例，女性4例，平均年龄26.3±1.7岁，分别取外周静脉血5 ml。分离外周血单核细胞，流式细胞仪检测循环OCN+细胞的比例。另从1例健康志愿者获得外周静脉血80 ml，用于流式细胞仪分选出OCN+细胞。提取循环OCN+细胞的总RNA，RT-PCR检测ALP、OCN、COL-1的表达。
2.正颌手术前后循环OCN+细胞的改变正颌手术患者10例。男性4例，女性6例，平均年龄21.1±0.9岁。每个患者于术前、术后一周(术后第6～7天)、术后两周(术后13～15天)、术后四周(术后第27～29天)分别收集外周血5 ml。分离外周血单核细胞，部分用FACs检测OCN+细胞，部分用于IHC检测。
3.正颌手术前后外周血IGF-I、IGFBP-3的改变用上述时点收集的正颌手术患者外周血1ml，离心分装血清，采用ELISA方法检测血清中IGF-I、IGFBP-3的表达。
研究结果：
1.健康成年人外周血OCN+细胞占单核细胞比例为3.32±0.86％。循环OCN+细胞比例与年龄呈负相关(R=-0.691，P=0.039)。RT-PCR产物电泳结果显示，OCN+细胞中ALP、OCN、COL-1均呈阳性表达，电泳条带分别位于434 bp、159 bp、339 bp。
2.流式细胞术检测结果表明，术后循环OCN+细胞比例均显著高于术前(p<0.05)，术后1周和术后2周显著高于术后4周(p<0.05)，术后1周与术后2周无显著性差异(p>0.05)。术后循环OCN+细胞比例呈现先升高后下降的趋势，但至术后4周时仍高于术前。
3.IHC检测发现循环OCN+细胞呈膜阳性表达，染色特异性较高，未见明显非特异性染色。术后循环OCN+细胞比例明显高于术前，与流式细胞术检测结果一致。
4.血清IGF-I的表达：术前显著高于术后一周(p=0.003)，但其余各时间点的IGF-I表达均无显著性差异(P>0.05)。
5.血清IGFBP-3的表达：术前显著高于术后一周(p=0.037)，术后一周与术后4周间有显著差异(p=0.010)，其余各时间点间的IGFBP-3表达均无显著性差异(P>0.05)。总体来说，术后1周时下降最明显，术后2周和术后4周缓慢上升，但仍低于术前。
6.血清IGF-I与IGFBP-3的相关性分析：IGF-I与IGFBP-3总体有显著相关(P=0.007)，但各时间点间无相关性(P>0.05)。
7.循环OCN+细胞与血清IGF-I的相关性分析：OCN+细胞与IGF-I总体无显著相关(P=0.536)，两者各时间点间也无明显相关(P>0.05)。
结论：
1.循环OCN+细胞能表达骨相关基因，如Ⅰ-型胶原酶、骨碱性磷酸酶及骨钙素，提示该细胞具有成骨潜能。
2.循环OCN+细胞在正颌术后数量上升，提示骨折早期动员了循环OCN+细胞参与骨组织修复。
3.正颌术后骨损伤愈合的早期，循环OCN+细胞与IGF-I无显著相关。