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目的：观察不同剂量氟化物是否能引起成釉细胞的内质网应激(endoplasmicreticulum stress，ERS)，从而触发未折叠蛋白反应(unfolded protein response，UVR)，干扰釉基质蛋白及酶类的分泌，为揭示氟斑牙发生的分子机制提供实验基础。
方法：本研究选择牙体组织中对氟化物最敏感的成釉细胞为研究对象，从在体和离体两个方面探讨了氟作用下牙釉质成熟缺陷发生的机制。
动物实验选用Wistar清洁级雄性大鼠80只，随机分为正常对照组(饮用自来水F-<0.3 mg/L)，低剂量组(饮用含NaF50 mg/L水)，中剂量组(饮用含NaF100 mg/L水)，高剂量组(饮用含NaF150 mg/L水)。均自由进食普通饲料和水，饲养12周之后处死。取大鼠下切牙，光镜观察大鼠牙齿发育过程中，造釉细胞形态学变化特征；原位杂交法测UPR通路中的主要转录因子--免疫球蛋白结合蛋白(immunoglobulin binding protein，Bip)、X-盒结合蛋白(X-boxing binging protein，XBP1)、肌醇需要酶1α(inositorequiring kinase1α，Ire1α)以及激活转录因子6(activating transcription factor6，ATF6)的mRNA的表达。观察不同时期、不同生长阶段氟斑牙病理改变，分析氟作用下不同时期成釉细胞中内质网应激相关因子的表达特点。
细胞培养采用成釉上皮细胞衍生的细胞系(ameloblast-derived cell line，LS8)，以0.25 mM，0.5 mM，1 mM，2 mM的NaF处理细胞。细胞活性检测(WST)法测定氟作用下不同时点(12 h，24 h，48 h，72 h)的成釉细胞活性及细胞增殖情况；酶联免疫吸附试验(ELISA)检测培养液中成釉细胞在染氟24 h和48 h后分泌的主要蛋白--釉原蛋白(amelogenin)、基质金属蛋白酶20(matrixmetalloproteinase-20，MMP-20)和激肽释放酶4(kallikrein-4，KLK-4)的表达；实时荧光定量PCR检测在染氟24 h和48 h后，成釉细胞中BiP、XBP1、Ire1α、ATF6 mRNA的表达。观察氟对成釉细胞系的蛋白质分泌的影响，探讨内质网应激与釉原蛋白水解延迟的关系。
结果：染氟剂量组均有不同程度氟斑牙，并且随着染氟剂量的增加，氟斑牙发病程度增加。0.25，0.5 mM氟在48小时之前对LS8细胞增殖起促进作用，1、2 mM氟抑制细胞增殖。病理观察发现，不同浓度的氟可以直接影响到成釉细胞的形态、分化和分泌功能。
原位杂交实验观察到在对照组和染氟组大鼠的牙齿组织中，UPR通路的主要转录因子活化蛋白BiP、XBP1、Ire1α、ATF6 mRNA均有不同程度的阳性表达，并且随着染氟浓度的升高表达增强；同时，随着牙齿的发育，染氟组各指标的表达也逐渐增强。Real-time PCR结果显示，在LS8细胞中，除Ire1α24 h的mRNA表达差异无统计学意义外，其余UPR转录因子指标在染氟24 h、48 h后，mRNA表达差异均有统计学意义(P<0.05或P<0.01)。
激光共聚焦观察到各实验组及对照组成釉细胞中BiP、XBP1均有阳性表达，但染氟组表达强度明显高于对照组，随后的荧光强度分析结果显示，各染氟组与对照组比较差异有统计学意义(P<0.01)。
ELISA检测表明染氟明显降低LS8细胞中蛋白酶的表达，染氟24 h、48 h后，各组与对照组相比KLK-4、MMP-20表达差异均有统计学意义(P<0.05或P<0.01)，而釉原蛋白表达差异无统计学意义。
通过对BiP、XBP1与釉基质蛋白酶相关性分析可以看到，24 h和48 h时BiP、XBP1与KLK-4、MMP-20表达变化呈强负相关(P<0.05或P<0.01)。
结论：染氟可以破坏离体与在体成釉细胞的形态和分化，从而引起成釉细胞分泌功能的改变；一定浓度的氟暴露激发了染氟成釉细胞和大鼠切牙中成釉细胞的内质网应激，并随着氟浓度的增加而加剧；实验组中，UPR通路的主要转录因子活化因子随着成釉细胞成熟(牙齿发育成熟)表达逐渐增加，其中，处于过渡期和成熟期的成釉细胞对氟更敏感，说明氟对不同发育时期的成釉细胞有不同的影响；染氟后成釉细胞分泌的釉基质蛋白酶类表达水平降低是氟斑牙形成的关键：蛋白酶MMP-20、KLK-4分泌减少，造成釉基质中釉原蛋白的水解延迟，从而导致釉质中蛋白质潴留，阻碍羟基磷灰石晶体的形成，最终损害牙釉质。
综上所述，氟暴露激发了内质网应激，可能进一步影响到了釉基质蛋白酶类的分泌，引起釉原蛋白水解延迟，最终导致氟斑牙的发生。内质网应激反应的激活及其诱导的UPR信号转导通路可能是氟斑牙发生、发展的重要分子机制。