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目的: 探讨三种烤瓷基底冠金属(镍铬合金、钴铬合金和金钯合金)浸提液对体外培养的人牙龈成纤维细胞(Human gingival fibroblast, HGF)分泌炎症因子白细胞介素-17(Interleukin-17, IL-17)、白细胞介素-21(Interleukin-21, IL-21)、环加氧酶2(Cyclooxygenase2, COX-2)的影响及对人牙龈成纤维细胞细胞排列及形态的影响,以此评价三种合金的生物相容性,为临床烤瓷合金材料的选择及肩台设计提供参考依据。 材料和方法: 1.材料: 主要试剂和仪器:达尔伯克改良伊格尔培养液(Dulbecco’s Modified Eagle’s Medium, DMEM)(高糖含双抗),磷酸盐缓冲液(phosphate—buffered saline, PBS),10%胎牛血清(FBS),含乙二胺四乙酸的0.25%胰蛋白酶,鼠抗人波形丝蛋白单克隆抗体,IL-17 ELISA试剂盒,IL-21 ELISA试剂盒,环加氧酶2 ELISA试剂盒,全自动CO2孵箱,医用超净工作台,倒置显微镜,EPOCH自动酶标分析仪。镍铬合金、钴铬合金、金钯合金均由上海沪祥齿科有限公司加工制作。各种合金质量分数分别为(见表1):镍铬合金:镍64%、铬22%、钼10%、硅2%、铌1%、锰0.5%、硼0.5%;钴铬合金:钴60%、铬25%、钨6%、钼4%、铁、铌、硅、锰≤5%;金钯合金:金51%、钯25%、银19%、锢4%、铂0.4%、铱、镓、锌≤l%。 2.方法: 2.1.人牙龈成纤维细胞的培养及鉴定 选取台州市中心医院口腔科,行微创种植手术时,用种植器械环钻切除下来的健康牙龈组织,告知患者,此组织将被用于临床研究,取得患者的知情并同意,并签署了知情同意书,并取得了伦理委员会的同意。在超净医用工作台上用含有双抗(青霉素100ug/ml、链霉素100ug/m1)的PBS仔细认真地清洗,彻底地洗干净标本(牙龈组织)上的血渍。将牙龈组织修剪成3 mm×3 mm x3mm大小,加入1ml0.25%胰蛋白酶,在37℃条件下消化30 min,最后用1ml的DMEM培养液来停止胰蛋白酶的消化。将牙龈组织转移至离心管离心,1000 r/min(离心半径=13cm)离心5min。将离心好的牙龈组织块取出来,均匀地放在培养瓶的底部,将底部倒置,放进37℃,5%CO2,95%湿度条件的用于细胞培养的孵箱中,4h后翻转培养瓶,加入2-3 ml含有10%胎牛血清的DMEM培养液静置培养,3-5 d换液1次。当细胞慢慢生长,细胞爬满培养瓶底的80%~90%,且细胞没有受到污染时,继续传代,第一次传代的比例为1:1,之后传代的比例为1:2。把对数生长期的第4代人牙龈成纤维细胞取出来,放在倒置显微镜下观察细胞的形态,再用鼠抗人波形丝蛋白单克隆抗体进行免疫染色,鉴定细胞的来源。 2.2.制备金属浸提液 将3种金属铸造成直径5.5mm、高2.4mm的圆柱体(见图1),进行常规的喷砂、打磨、抛光,并进行清洗、灭菌,等干燥后备用。将3种金属分别放入EP管中,并加入DMEM培养液1.5 ml,并将EP管放在用于细胞培养的孵箱中,在37℃,5%C02,95%湿度的无菌条件下静置,14 d后,采集金属浸提液。 2.3.实验分组 A组:镍铬合金(Ni-Cr)浸提液;B组:钴铬合金(Co-Cr)浸提液;C组:金钯合金(Au-Pd)浸提液;D组:空白对照组,没有行金属浸提的DMEM培养液。 2.4.酶联免疫吸附测定(ELISA)法检测IL-17、IL-21、环加氧酶2的量并观察人牙龈成纤维细胞的细胞形态 将生长良好的第5代人牙龈成纤维细胞取出来,用于实验。把细胞消化后制成的细胞悬液,接种在96孔板中(为IL-17,IL-21,环加氧酶2的ELISA试剂盒),等细胞贴壁生长后,往各孔中加入2ml含10%胎牛血清的DMEM培养液。等待细胞繁殖,当细胞长满孔底的80%-90%时,丢弃孔内的培养液,用PBS冲洗3次,分别于各实验组中加入镍铬(Ni-Cr)、钴铬(Co-Cr)、金钯(Au-Pd)合金的金属浸提液2ml,空白对照组加入DMEM培养液2ml,每组设置4个复孔。将孔板放置在细胞培养孵箱中,在37℃,5%CO2,95%湿度的条件下孵育,分别于孵育1h、6h、12h、24 h时收集孔板中的上清液。根据说明书(酶联免疫吸附测定试剂盒中的使用说明书)操作,在450nm波长的条件下,用自动酶标分析仪测定各孔在不同时间段收集的上清液的吸光度值(A值),通过IL-17,IL-21,环加氧酶2的标准品的质量浓度及对应的A值来计算标准曲线的直线回归方程,再根据测得的样品A值,利用回归方程计算出样品的IL-17,IL-21,环加氧酶2的质量浓度。 结果: 1.第四代人牙龈成纤维细胞的形态学表现 将人牙龈成纤维细胞放倒置显微镜下观察,可见细胞呈长梭形,胞体丰满,胞浆突2-4个,胞浆均匀,透明度大。细胞核呈椭圆或圆形,单核,位于细胞的中央,核仁清晰,核仁有1-3个(见图2)。 2.人牙龈成纤维细胞的免疫鉴定 抗波形丝蛋白染色阳性,细胞胞浆棕黄色染色,细胞核染成蓝色(见图3),符合中胚层来源的成纤维细胞样细胞的特征。 3.不同烤瓷基底冠金属浸提液对人牙龈成纤维细胞细胞形态的影响 观察不同烤瓷基底冠金属浸提液对人牙龈成纤维细胞作用1h、6h、12h、24h的细胞形态,选取12h、24h的细胞形态附上(考虑细胞图片太多,选取作用时间长的细胞形态)(见图4、图5)。结果显示:在对照组中,细胞生长旺盛,形态良好,为细长梭型,排列紧密;金钯合金、钴铬合金组,细胞排列较对照组稍稀疏,形态较好,少量细胞皱缩为圆形,大部分仍然为细长梭型;镍铬合金组,细胞数量减少,排列更稀疏,少量细胞皱缩为圆形,大部分仍然为细长梭型,但出现形态消失的牙龈成纤维细胞,漂浮于培养液中。 4.不同烤瓷基底冠金属浸提液作用人牙龈成纤维细胞,观察对人牙龈成纤维细胞分泌IL-17的影响(见表2,图6) ELISA检测结果显示:烤瓷基底冠金属浸提液对人牙龈成纤维细胞作用1小时,细胞上清液中IL-17的浓度均值分别为:对照组(D):20.71±0.98pg/ml,镍铬烤瓷合金组(A):23.95±2.91pg/ml,钴铬烤瓷合金组(B):23.94±2.46pg/ml,金钯烤瓷合金组(C):25.44±4.38pg/ml。烤瓷基底冠金属浸提液对人牙龈成纤维细胞作用6小时,细胞上清液中IL-17的浓度均值分别为:对照组(D):52.49±2.31pg/ml,镍铬烤瓷合金组(A):60.95±4.30pg/ml,钴铬烤瓷合金组(B):61.19±3.21pg/ml,金钯烤瓷合金组(C):54.54±2.95pg/ml。烤瓷基底冠金属浸提液对人牙龈成纤维细胞作用12小时,细胞上清液中IL-17的浓度均值分别为:对照组(D):88.05±2.64pg/ml,镍铬烤瓷合金组(A):133.25±8.69pg/ml,钴铬烤瓷合金组(B):109.74±9.81pg/ml,金钯烤瓷合金组(C):95.27±4.79pg/ml。烤瓷基底冠金属浸提液对人牙龈成纤维细胞作用24小时,细胞上清液中 IL-17的浓度均值分别为:对照组( D):194.28±4.97pg/ml,镍铬烤瓷合金组(A):274.34±3.59pg/ml,钴铬烤瓷合金组(B):231.86±9.60pg/ml,金钯烤瓷合金组(C):207.10±2.42pg/ml。 ELISA检测结果经统计分析,结果显示如下:烤瓷合金浸提液对人牙龈成纤维细胞作用1h时,四组分泌IL-17量的差异无统计学意义(P>0.05);烤瓷合金浸提液对人牙龈成纤维细胞作用6h、12h、24h时,四组分泌IL-17量的差异有统计学意义(P<0.05)。两两比较结果显示:烤瓷合金浸提液对人牙龈成纤维细胞作用6h时,A、B组分别与D组之间差异有统计学意义(P<0.05),C组与D组之间, A组与B组之间,差异无统计学意义(P>0.05);烤瓷合金浸提液对人牙龈成纤维细胞作用12h时,A、B组分别与D组之间、A、B组之间差异均有统计学意义(P<0.05),C、D组之间差异无统计学意义(P>0.05);烤瓷合金浸提液对人牙龈成纤维细胞作用24h时,A、B、C与D组之间、A、B、C组之间差异均有统计学意义(P<0.05)。说明钴铬合金和镍铬合金浸提液对人牙龈成纤维细胞分泌IL-17是有影响的,作用12h之前,两者无明显差异,到24h时,两者有明显的差异,镍铬合金组人牙龈成纤维细胞分泌IL-17的量多于钴铬合金组;金钯合金浸提液对人牙龈成纤维细胞分泌IL-17的影响,在作用24h之前与对照组未见明显差异,但到24h时,两者有明显的差异,说明金钯合金对人牙龈成纤维细胞分泌IL-17也是有影响的。 烤瓷合金浸提液对人牙龈成纤维细胞分泌IL-17的影响,从图6可见各组合金浸提液从1h到24h,其分泌IL-17量都是增加的。 5.不同烤瓷基底冠金属浸提液作用人牙龈成纤维细胞,观察对人牙龈成纤维细胞分泌IL-21的影响(见表3,图7) ELISA检测结果显示:烤瓷基底冠金属浸提液对人牙龈成纤维细胞作用1小时,细胞上清液中IL-21的浓度均值分别为:对照组(D):43.07±4.24pg/ml,镍铬烤瓷合金组(A):46.66±2.57pg/ml,钴铬烤瓷合金组(B):45.45±3.78pg/ml,金钯烤瓷合金组(C):44.67±3.14pg/ml。烤瓷基底冠金属浸提液对人牙龈成纤维细胞作用6小时,细胞上清液中IL-21的浓度均值分别为:对照组(D):92.64±3.55pg/ml,镍铬烤瓷合金组(A):155.62±5.68pg/ml,钴铬烤瓷合金组(B):133.45±8.43pg/ml,金钯烤瓷合金组(C):105.93±5.37pg/ml。烤瓷基底冠金属浸提液对人牙龈成纤维细胞作用12小时,细胞上清液中 IL-21的浓度均值分别为:对照组( D):216.35±19.55pg/ml,镍铬烤瓷合金组(A):397.59±13.16pg/ml,钴铬烤瓷合金组(B):328.66±8.59pg/ml,金钯烤瓷合金组(C):287.60±6.42pg/ml。烤瓷基底冠金属浸提液对人牙龈成纤维细胞作用24小时,细胞上清液中IL-21的浓度均值分别为:对照组(D):529.24±1.86pg/ml,镍铬烤瓷合金组(A):828.90±12.81pg/ml,钴铬烤瓷合金组(B):663.47±27.93pg/ml,金钯烤瓷合金组(C):569.46±1.61pg/ml。 ELISA检测结果,经统计分析,结果显示,烤瓷合金浸提液对人牙龈成纤维细胞作用1h时,A、B、C三组分别与D组比较,分泌IL-21量的差异无统计学意义(P>0.05);烤瓷合金浸提液对人牙龈成纤维细胞作用6h、12h、24h时, A、B、C三组分别与D组比较,分泌IL-21的量的差异有统计学意义(P<0.05),两两比较显示: A、B、C组之间的差异均有统计学意义(P<0.05)。说明三种金属浸提液均促进人牙龈成纤维细胞分泌IL-21,其中镍铬合金浸提液组分泌IL-21的量最多,金钯合金组分泌IL-21的量最少。 烤瓷合金浸提液对人牙龈成纤维细胞分泌IL-21的影响,从图7可见各组合金浸提液从1h到24h,其分泌IL-21的量是增加的。 6.不同烤瓷基底冠金属浸提液作用人牙龈成纤维细胞,观察对人牙龈成纤维细胞分泌环加氧酶2的影响(见表4,图8) ELISA检测结果显示:烤瓷基底冠金属浸提液对人牙龈成纤维细胞作用1小时,细胞上清液中环加氧酶2的浓度均值分别为:对照组(D):1024.08±48.25pg/ml,镍铬烤瓷合金组(A):1000.42±80.82pg/ml,钴铬烤瓷合金组(B):968.18±58.64pg/ml,金钯烤瓷合金组(C):1008.24±76.61pg/ml。烤瓷基底冠金属浸提液对人牙龈成纤维细胞作用6小时,细胞上清液中环加氧酶2的浓度均值分别为:对照组(D):1068.19±27.83pg/ml,镍铬烤瓷合金组(A):1445.62±64.07pg/ml,钴铬烤瓷合金组(B):1270.21±52.41pg/ml,金钯烤瓷合金组(C):1192.00±66.15pg/ml。烤瓷基底冠金属浸提液对人牙龈成纤维细胞作用12小时,细胞上清液中环加氧酶2的浓度均值分别为:对照组( D):4293.88±923.94pg/ml,镍铬烤瓷合金组(A):7759.33±633.97pg/ml,钴铬烤瓷合金组(B):6719.51±523.43pg/ml,金钯烤瓷合金组(C):5742.89±290.58pg/ml。烤瓷基底冠金属浸提液对人牙龈成纤维细胞作用24小时,细胞上清液中环加氧酶2的浓度均值分别为:对照组(D):5498.45±370.65pg/ml,镍铬烤瓷合金组(A):15675.68±2076.45pg/ml,钴铬烤瓷合金组(B):11834.22±1996.73pg/ml,金钯烤瓷合金组(C):7533.41±1064.75 pg/ml。 ELISA检测结果经统计分析,结果显示:烤瓷合金浸提液对人牙龈成纤维细胞作用1h时,A、B、C三组分别与D组比较,分泌环加氧酶2的量无明显差异,(P>0.05);烤瓷合金浸提液对人牙龈成纤维细胞作用6h、12h时, A、B、C三组分别与D组比较,分泌环加氧酶2的量存在差异(P<0.05);烤瓷合金浸提液对人牙龈成纤维细胞作用24h时,A、B两组分别与D组比较,分泌环加氧酶2的量存在差异(P<0.05)。两两比较显示:烤瓷合金浸提液对人牙龈成纤维细胞作用6h、12h时,A组分别与B、C组之间比较,分泌环加氧酶2量的差异有统计学意义(P<0.05),B组与C组间,差异无统计学意义(P>0.05);烤瓷合金浸提液对人牙龈成纤维细胞作用24h时,A、B组之间,分泌环加氧酶2的量的差异有统计学意义(P<0.05)。说明钴铬合金和金钯合金浸提液对人牙龈成纤维细胞分泌环加氧酶2量的影响,在24h之前,两者无明显差异,到24h时,钴铬合金组人牙龈成纤维细胞分泌环加氧酶2的量多于金钯合金组;金钯合金浸提液对人牙龈成纤维细胞分泌环加氧酶2量的影响,在24h之前,金钯合金组和对照组比较是有差异的,金钯合金组分泌的环加氧酶2的量多于对照组,到24h时,金钯合金组与对照组比较,分泌环加氧酶2的量无明显差异,说明金钯合金潜在抗炎作用较弱。 烤瓷合金浸提液对人牙龈成纤维细胞分泌环加氧酶2的影响,从图8可见各组合金浸提液从1h到24h,其分泌环加氧酶2的量都是增加的。 结论: 1.体外成功地培养了人牙龈成纤维细胞。 2.镍铬烤瓷合金浸提液对人牙龈成纤维细胞的排列、细胞形态的影响显著高于钴铬烤瓷合金、金钯烤瓷合金,而金钯烤瓷合金浸提液的影响最小。 3.镍铬烤瓷合金、钴铬烤瓷合金、金钯烤瓷合金浸提液均促进人牙龈成纤维细胞对IL-17、IL-21、环加氧酶2等炎症因子的释放。镍铬烤瓷合金浸提液对人牙龈成纤维细胞分泌IL-17、IL-21、环加氧酶2的影响最大,金钯烤瓷合金浸提液对人牙龈成纤维细胞分泌IL-17、IL-21、环加氧酶2的影响最小。 4.镍铬烤瓷合金的生物相容性最差,尽量避免龈下肩台的设计,金钯烤瓷合金的生物相容性最好,可以行龈下肩台的设计。