肉毒杆菌毒素(BTX)被广泛用于诱导肌肉萎缩,以研究低应力对骨骼的影响。该模型最初用于研究后肢废用性骨质疏松症及肌肉-骨骼相互作用[1]。在该模型中,肉毒杆菌毒素注射到大鼠或小鼠的股四头肌(Mus. Quadriceps Femoris)中,导致胫骨和股骨的皮质和松质层骨量减少[2]、[3]、[4]、[5]。随后该模型也被应用于下颌骨,发现注射后一个月出现骨量丢失[6]。在咀嚼肌(颞肌和咬肌)中注射肉毒杆菌毒素也会引起严重的肌肉萎缩。有趣的是,在辅助肌肉(Mus. Digastricus)的附着处还观察到了由纤维骨构成的增生区域。
这一现象仅出现在接受肉毒杆菌毒素注射的半侧下颌骨;作为对照的另半侧下颌骨未出现骨增生。此外,重复单侧注射肉毒杆菌毒素后,附着处的骨增生现象仍持续存在[7]。
附着处的新骨形成过程类似于骨折修复过程,其中初始炎症阶段之后是间充质组织的反应,随后形成纤维骨[8]。
我们推测附着处新骨形成的病理生理机制可能与辅助肌肉(Mus. Digastricus)承受的机械应力增加有关,以补偿主要咀嚼肌(Mus. Temporalis和Mus. Masseter)的功能丧失。因此,我们重点研究了Mus. Digastricus的附着处,以探讨肉毒杆菌毒素引起的咬肌功能障碍对骨骼的次级生物力学影响。这一假设也与先前的研究结果一致,即在脊柱关节炎(SpA)模型中,附着处炎症和新骨形成是由机械应力驱动的[9]。SpA中的附着处炎症病理机制表明,机械应力会触发免疫激活,进而引发间充质细胞增殖和新骨形成[8]。此外,通过计算机断层扫描图像分析发现,当肉毒杆菌毒素同时注射到颞肌和咬肌时,Mus. Digastricus的附着处也会出现骨沉积[10]。因此,我们的动物模型能够准确反映机械应力引起的附着处纤维骨增生现象。该模型也有助于研究附着处组织反应的病理生理特征。
附着处炎症是脊柱关节炎的主要特征。类风湿性关节炎(RA)的特点是骨破坏严重且修复缺陷,而强直性脊柱炎(AS)则表现为异常骨化,银屑病关节炎(PA)中这两种现象同时存在。在这些疾病中,白细胞介素-17(IL-17)水平升高会促进骨骼病变[11]。IL-17A被认为是连接机械应力与附着处骨重塑和新骨形成的关键介质[8]。附着处炎症的起源尚不明确,可能涉及多种机制。在SpA中,炎症可能是由反复的机械应力或损伤引起的[8]。IL-23是炎症的关键介质之一,它可激活Th17细胞产生IL-17A和IL-22,从而导致炎症、骨丢失和骨化[13];IL-17A还能促进人类间充质细胞向成骨细胞的分化[15],说明其在附着处骨形成中的作用。
已开发出多种IL-17A抑制剂用于治疗风湿性和炎症性疾病,但对已确诊的AS患者进行的2-4年随访研究未显示TNFi药物对放射学进展有抑制作用[16]、[17]、[18]。相反,一项为期2年的临床研究表明,抗IL-17A药物(secukinumab)可减缓脊柱放射学变化的进展[19]。
关于附着处炎症的人类数据有限。尽管如此,已有几种SpA的动物模型(主要是转基因模型),但这些模型中的附着处炎症并未伴随新骨形成[20]。不过,最近有研究报道,IL-17A疫苗可减少转基因大鼠模型中的骨破坏并促进新骨形成[21]。
目前用于治疗附着处炎症的药物均旨在抑制炎症和缓解症状,但人们对附着处炎症消退对新骨形成的影响了解不足[8]。由于缺乏对附着处骨质增生机制的研究,以及SpA中观察到的新骨形成现象的相似性,我们推测炎症过程可能参与了这一过程。
因此,本研究的目的在于:(i)确定肉毒杆菌毒素注射到咀嚼肌后附着处的骨增生是否与Mus. Digastricus的炎症有关;(ii)通过评估抗IL-17A抗体对肉毒杆菌毒素模型的影响,确定附着处骨增生是否与IL-17A相关。