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施加机械力必然引起正畸牙移动,然而,由于缺乏有效的科学研究方法,正畸牙移动的分子生物学理论仍未被完全澄清。随着现代分子生物学技术的不断进展和完善,我们可以运用更加先进的实验方法对其机制进行更加深入地探索和研究。实时定量PCR(real-time quantitative PCR)技术以其敏感性高、重复性好、速度快和污染少使PCR技术又向前迈进了一步。
最近,在破骨细胞中发现一种新的半胱氨酸蛋白酶——组织蛋白酶K(cathepsin K,cath K),被认为是破骨活动中最主要、表达水平最高的蛋白分解酶。有关cath K在正畸牙移动中的作用机制的报道较少。近来发现的破骨细胞核因子KB受体活化因子配基(receptor activator nuclear factor kappa B ligand,RANKL)及其伪受体骨保护因子(osteoprotegerin,OPG)属于新的肿瘤坏死因子(TNF)配体和受体家族成员,是细胞外调节骨吸收的关键因子,在骨吸收复杂的调控网络中处于中心地位。但是这两种因子在正畸牙移动中的具体作用机制还亟待我们更加深入地研究。
研究包括两部分:
研究一:免疫组化方法检测cath K、RANKL和OPG蛋白表达的研究。选用6周龄雄性SD大鼠40.只建立正畸牙移动的实验动物模型,分别在加力后的第2、5、7、10、14天各处死8只动物,制备标本。HE染色观察大鼠牙周组织的形态学变化;TRAP染色计数压力侧牙槽骨组织中的破骨细胞数量;免疫组化方法定位及相对定量检测压力侧牙槽骨中cath K、RANKL和OPG蛋白表达变化及时间分布特点。
研究二:实施定量PCR检测cathK、RANKL和OPG mRNA表达的研究。
选用6周龄雄性SD大鼠40只建立正畸牙移动的实验动物模型,分别在加力后的第2、5、7、10、14天各处死8只动物,提取压力侧牙槽骨中的总RNA,反转录合成cDNA。合成cath K、RANKL和OPG mRNA的引物,实时定量PCR定量检测cath K、RANKL和OPG mRNA表达变化及时间分布特点。
结果:
1.在本研究建立的正畸牙移动的实验动物模型中,骨改建的最活跃期为正畸加力后的第7天。
2.压力侧牙槽骨组织中的TRAP染色阳性破骨细胞计数在正畸加力后的第2天至第7天随加力时间的增加而显著增加,第7天达到最高峰,而后逐渐降低。
3.压力侧牙槽骨组织中的cath K、RANKL和OPG蛋白表达水平均在正畸加力后随时间的增加而增加,在加力后第7天达到高峰,而后均逐渐降低。cath K、RANKL和OPG蛋白表达的变化规律与骨改建过程一致,与TRAP染色阳性破骨细胞数量的变化规律一致。
4.压力侧牙槽骨组织中的cath K、RANKL和OPG mRNA表达水平均在正畸加力后随时间的增加而增加,在加力后第7天达到高峰,而后均逐渐降低。cathK、RANKL和OPG mRNA表达的变化规律不仅与骨改建过程、TRAP染色阳性破骨细胞数量的变化规律一致,而且与其相应的蛋白表达变化规律一致。
结论:
在正畸牙移动的骨改建过程中骨吸收和骨形成均受到多种因素的调控以保持二者的平衡,在骨吸收复杂的调控网络中RANKL、OPG处于中心地位。eathK表达于正畸牙移动牙槽骨组织中的破骨细胞,作为一种最重要的蛋白分解酶参与有机基质的降解和改建。
oath K、RANKL和OPG mRNA及其蛋白的表达变化规律与骨改建过程以及TRAP染色阳性破骨细胞数量的变化规律相一致,这就同时在蛋白和基因水平说明了oath K、RANKL和OPG与正畸牙移动骨改建过程中破骨细胞的分化、形成和功能的密切关系。 cath K mRNA及其蛋白的表达变化规律与RANKL和OPG mRNA及其蛋白的表达变化规律也是一致的,因此推测在正畸牙移动的骨改建过程中RANKL/OPG系统通过诱导破骨细胞产生的cath K的表达来促进骨吸收。cath K、RANKL和OPG与正畸牙移动中骨改建关系的研究将为正畸临床治疗提供必要的理论基础和治疗依据,为下一步的基因治疗提供更广泛的空间。