背景:牙周病是侵犯牙龈和牙周支持组织的慢性炎症性破坏性疾病,其特征性病变包括牙齿的支持结构——细胞外基质(extracellular matrix, ECM)中的牙周胶原纤维的破坏。牙周病的发生、发展不仅与局部因素如菌斑、创伤等有关,环境因素也是造成牙周病高发的重要原因之一。高原地区的口腔卫生状况、保健意识、仪器设备、医疗技术相对落后,但主要是高原特殊的环境造成了牙周病发病率增高。牙周组织对缺氧敏感,缺氧环境直接影响牙周组织细胞代谢,使其发生一系列复杂的病理生理反应。此外,缺氧使得牙周组织的血供流量减少,造成其供氧不足和有毒物质堆积,从而导致牙周防御能力、抗细菌能力以及修复功能下降。促使牙周组织破坏的致病菌主要是龈下菌斑中的厌氧菌和兼性厌氧菌。缺氧使得动脉血氧分压低,动脉氧饱和度下降,有利于龈下菌斑中厌氧菌和兼性厌氧菌的生长增殖。另外,涎腺受缺氧环境的影响,分泌功能受限,导致口腔自洁作用差,易发生牙周组织炎症。基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinases, MMPs)是一类活性依赖于锌离子和钙离子,且蛋白结构相似,编码基因与胶原酶基因同源的蛋白分解酶家族。其能降解诸如胶原、蛋白聚糖等细胞外基质成分,被认为是牙周组织破坏的主要侵袭者。目前国内外研究多集中于常氧环境下牙周病中MMPs的变化以及局部地区小范围、小样本的高原牙周病流行病学调查,该病病因学研究甚少,因而高原牙周病发病机制的研究成为口腔领域关注和需要解决的重点。目的:本研究拟通过模拟海拔5000 m缺氧,建立牙周炎大鼠模型,研究其病理改变,探讨模拟高原缺氧对牙周炎大鼠模型血清中MMP– 2和MMP– 3含量影响,从而为高原牙周病诊断提供理论和实验依据。比较常氧与模拟高原缺氧环境下牙周炎大鼠模型牙龈组织中MMP– 2和MMP– 3酶活性变化,以期为高原牙周病的防治打下坚实的基础。研究模拟高原缺氧对牙周炎大鼠模型牙周组织中MMP– 2和MMP– 3表达的影响,探讨其在高原牙周病发病机制中的作用。材料与方法:1、体重( 200±10 ) g,健康清洁级Sprague– Dawley大鼠80只(雌雄各半),随机分为正常对照组(N)、常氧牙周炎组(P1)、缺氧对照组(H)、缺氧牙周炎组(P2),每组20只。其中常氧牙周炎组和缺氧牙周炎组采用牙颈部结扎等多种方法联合造模,造模时间共8周,在此期间正常对照组、常氧牙周炎组常规实验室(海拔高度308 m)内进行饲养。缺氧对照组、缺氧牙周炎组每天进入低压舱(模拟海拔高度5000 m) 23 h。观察各组大鼠实验牙HE染色和牙周各项临床指标(牙龈指数GI、菌斑指数PLI、探诊深度PD、牙槽骨吸收度ABL),判断造模是否成功。2、牙周炎大鼠模型成功建立后,采用ELISA法检测实验大鼠血清中MMP– 2和MMP– 3含量变化。3、建立牙周炎大鼠模型后,将造模成功的实验大鼠每组随机抽取8只,分别利用明胶酶活性分析(gelatin zymography)和酪蛋白酶活性分析(casein zymography),检测实验大鼠牙龈组织中活化形式MMP– 2和MMP– 3的变化。4、牙周炎大鼠模型成功建立后,每组随机抽取8只实验大鼠,利用免疫组化PV法检测实验大鼠牙周组织中MMP– 2和MMP– 3表达变化。结果:1、造模8周后HE结果显示:正常对照组和缺氧对照组结合上皮无病理性改变,牙周膜纤维排列整齐,细胞排列有序,牙槽嵴无明显吸收,牙槽骨无明显破坏。常氧牙周炎组和缺氧牙周炎组结合上皮根方迁移,龈沟上皮出现糜烂,向结缔组织内增生呈网眼状,并可见中性粒细胞、淋巴细胞等炎症细胞;牙周膜间隙增宽,结构疏松,纤维、细胞排列杂乱无序。牙龈指数(GI)、探诊深度(PD)和牙槽骨吸收度(ABL)以正常对照组最低,其次为缺氧对照组、常氧牙周炎组,缺氧牙周炎组最高,正常对照组与常氧牙周炎组、缺氧对照组与缺氧牙周炎组、正常对照组与缺氧对照组、常氧牙周炎组与缺氧牙周炎组比较差异有统计学意义(P < 0.05)。菌斑指数(PLI)以正常和缺氧两对照组最轻,均明显低于常氧、缺氧两牙周炎组(P < 0.05),正常对照组与缺氧对照组、常氧牙周炎组与缺氧牙周炎组之间比较均无统计学差异(P > 0.05)。模型成功建立后,常氧牙周炎组和缺氧牙周炎组血清中MMP– 2和MMP– 3含量均明显增高,分别与正常对照组和缺氧对照组比较有统计学差异(P < 0.05),其中以缺氧牙周炎组最高,缺氧对照组亦高于正常对照组(P < 0.05)。2、建立牙周炎大鼠模型后,实验大鼠牙龈组织中活化形式MMP– 2和MMP– 3以正常对照组最低,依次为缺氧对照组、常氧牙周炎组,缺氧牙周炎组最高。统计学分析正常对照组与常氧牙周炎组、缺氧对照组与缺氧牙周炎组、正常对照组与缺氧对照组、常氧牙周炎组与缺氧牙周炎组之间有显著性差异(P < 0.05)。3、模型成功建立后,正常大鼠牙周组织中MMP– 2和MMP– 3几乎不表达,缺氧对照组中MMP– 2和MMP– 3表达相似,牙龈上皮表达不明显,而在固有层中有少量表达,正常对照组和缺氧对照组比较有统计学差异(P < 0.05)。常氧牙周炎组与缺氧牙周炎组中MMP– 2和MMP– 3在牙龈上皮和龈沟上皮中有较强的表达,固有层大量浸润的炎细胞、牙龈成纤维细胞和牙周膜中阳性信号分别较正常对照组与缺氧对照组明显增强(P < 0.05),且缺氧牙周炎组牙周组织中MMP– 2和MMP– 3表达亦高于常氧牙周炎组(P < 0.05)。结论:1、牙周炎时实验大鼠血清中MMP– 2和MMP– 3表达上调,模拟高原缺氧可调控实验大鼠血清中MMP– 2和MMP– 3进一步过度表达,从而加重牙周炎症程度。血清中酶水平与炎症、附着丧失和牙槽骨吸收度的变化趋势一致,能较好的反映缺氧状态下牙周病变情况。2、模拟高原缺氧使得实验大鼠牙龈组织中MMP– 2和MMP– 3酶活性升高,导致缺氧牙周炎组牙龈组织中活化形式MMP– 2和MMP– 3含量明显高于其它三组。MMP– 2和MMP– 3过量活化可能与高原牙周病发病过程有关。3、牙周组织中过度表达的MMP– 2和MMP– 3可能参与了高原牙周病的发病及进展,缺氧环境下牙龈上皮、龈沟上皮、固有层和牙周膜中MMP– 2和MMP– 3表达增强可能与结合上皮根方迁移、牙周袋的加深有关。