调控乳牙生理性根吸收的细胞及分子机制的研究进展

2018-2-12 10:02  来源:临床口腔医学杂志
作者:王宇琛 王辰 徐璐璐 阅读量:24429

    乳牙生理性根吸收是一种正常的生理现象,对于乳恒牙正常替换至关重要。乳恒牙替换过程异常是临床上错颌畸形的主要病因,其包括乳牙生理性根吸收、继承恒牙胚发育及继承恒牙的萌出等一系列生理过程,其中任何一个环节出现异常均可能导致乳恒牙替换障碍,从而引起错颌畸形的发生。关于乳牙生理性根吸收的机制,目前研究主要集中在破牙细胞、破骨细胞介导的牙根吸收及牙槽骨改建等方面。

    在破骨细胞分化及成熟的过程中,ANKL/RANK/OPG(核因子κB受体活化剂配体/核因子κB受体活化剂/骨保护素)R系统发挥了重要的作用。RANKL与破骨前体细胞表面上的受体RANK相结合促进破骨细胞分化、成熟。OPG作为饵受体与RANK相互竞争,在与RANKL结合后抑制破骨细胞分化。以往研究证实促进破骨细胞分化的基因RANKL在人脱落乳牙牙髓干细胞(SHED)中的表达显著高于牙髓干细胞(DPSCs),且反应促进破骨细胞形成能力的RANKL/OPG的比值也显著高于DPSCs,这说明SHED可能参与了乳牙生理性根吸收过程,但调控机制尚未明确。本文就调控乳牙生理性根吸收过程的细胞及分子机制研究现状作一综述。

    1.SHED与乳牙生理性根吸收

    乳牙根吸收的位置常先发生在靠近继承恒牙胚的牙根外部,在先天性缺失继承恒牙胚的情况下乳牙根吸收依然会发生,相比于继承恒牙胚存在的情况表现出吸收缓慢,脱落较晚,并且牙根吸收的位置常先发生在牙根的髓腔侧,因此继承恒牙胚的存在与否对于乳牙生理性根吸收的发生发展而言并非必不可少。研究发现SHED在促进破骨细胞分化的基因RANKL以及RANKL/OPG比值的表达上显著高于DPSCs,说明SHED可能参与乳牙生理性根吸收过程。SHED是一类具有高度增殖能力、多向分化潜能、自我更新能力以及免疫调节能力的间充质干细胞,广泛存在于牙髓组织中血管周围的细胞龛内,在受到外界刺激时可迅速增殖、分化并参与组织修复。

    研究发现,乳牙生理性根吸收过程分为静止期和活动期,两者交替进行,在静止期可见大量的成牙骨质细胞、巨噬细胞,而在活跃期可见吸收陷窝内存在大量的成熟的破牙细胞。SHED在早期阶段是静息的,随着牙根吸收的进行,牙髓组织的形态发生变化,此过程受基因严密调控,先后形成一个促进成牙骨质细胞凋亡以及促进破骨细胞形成的环境。在乳牙根吸收后期,有单核细胞迁移到牙髓组织中合成并释放细胞因子并引起细胞外基质发生改变,同时牙髓组织中合成细胞因子的细胞可能通过RANK/RANKL/OPG系统调节单核/巨噬细胞系向破骨/破牙细胞分化。因此乳牙牙髓干细胞在乳牙生理性根吸收过程中具有重要的调控作用,然而SHED调控乳牙生理性根吸收以及骨改建的关键因子及机制尚不明确。

    2.破骨细胞与乳牙生理性根吸收

    目前对乳牙生理性根吸收的研究热点主要集中在其相关因子在乳牙生理性根吸收阶段的表达以及该阶段进行时的组织学表现。研究发现SHED和DPSCs均表达RANKL和OPG,但与DPSCs相比,SHED在促进破骨细胞形成基因RANKL的表达上显著增高,且反应细胞促进破骨形成能力的RANKL/OPG比值也显著增高,在一定程度上说明相对于DPSCs,SHED本身就具有更强的促进破骨细胞形成的能力。在乳牙生理性根吸收过程中,通过调节经典Wnt通路可以实现SHED中RANKL/OPG比值的改变,从而影响破骨细胞的形成。

    乳牙根吸收的组织学表现为肉芽样的吸收组织,主要包括扩张的血管和破骨细胞样细胞、成牙骨质细胞、成纤维细胞、巨噬细胞和中性粒细胞,肉芽样的吸收组织能够在牙本质、牙釉质、牙骨质及前期牙本质表面形成各种呈波浪形状的吸收陷窝,破骨细胞样细胞在其中起重要作用。在恒牙胚缺失的乳牙牙根吸收模型中可观察到大量的抗酒石酸酸性磷酸酶(TRAP)和基质金属蛋白酶(MMP-9)染色阳性以及RANKL染色阳性的多核巨细胞分布于乳牙牙根及根尖的髓腔壁侧。乳牙根吸收接近完成时,在髓室壁处可见抗酒石酸酸性磷酸酶阳性的单核细胞,这些细胞在前期牙本质表面相互融合形成典型的多核破骨细胞样细胞。

    破骨细胞的分化、成熟以及在骨吸收过程中调控机制的研究已经较为成熟,而在乳牙生理性根吸收过程中具有吸收硬组织功能的破牙细胞的发生及调控机制尚不明确。骨组织改建持续终生,而乳牙生理性根吸收仅发生在乳恒牙替换期间,乳牙生理性根吸收得以实现与破牙细胞密不可分,研究表明乳牙生理性根吸收过程与骨改建的过程相似,均涉及经典的RANKL/RANK/OPG受体配体系统。破骨细胞起源于造血前体细胞中的单核/巨噬细胞系,是硬组织吸收的效应细胞,乳牙生理性根吸收中破牙细胞与破骨细胞形态结构相似,并且具有相同的生物学特性。破骨细胞是多核巨细胞,当乳牙牙根发生吸收时,大多数破牙细胞也呈现出多核细胞样结构。

    不论是骨组织吸收还是乳牙生理性根吸收,抗酒石酸酸性磷酸酶,组织蛋白酶以及基质金属蛋白酶表达阳性的细胞均可见,故目前认为破牙细胞及破骨细胞对乳牙生理性根吸收和骨吸收有着相似的作用机制。

    3.炎症微环境与乳牙生理性根吸收

    乳牙生理性根吸收过程中,牙髓组织的特征也发生变化,当乳牙牙根吸收接近完成时,有炎性细胞向牙髓组织中浸润,成牙本质细胞发生降解,随后有多核破骨细胞样细胞出现,吸收活动沿着髓室壁蔓延。随着牙根吸收的进行,炎性细胞不断增加,从而加快了乳牙生理性根吸收的进程,与此同时也促进了牙髓细胞的凋亡。在牙根吸收完成时,牙髓组织基本失去了原有的组成和结构,主要表现在成牙本质细胞减少、炎症反应、碎片状的细胞以及单核前体细胞增加。牙髓组织的代谢活性随着细胞外基质中细胞因子的变化而增加,这些细胞因子在根吸收过程中起着积极的作用。

    在乳牙根吸收末期,牙骨质样组织与肉芽组织类似,大量的炎性细胞存在其中并合成化学介质以维持干细胞的微环境。NF-κB在调节先天性或者获得性免疫反应、细胞增殖以及诸多生物学功能等方面具有重要作用,破骨细胞形成及活化与其密切相关,NF-κB在SHED中的表达显著高于DPSCs,NF-κB在炎症免疫反应中通过调控目标基因的表达而上调IL-1β、IL-6、TNF-α以及其他炎性因子,这些炎性因子进一步调控RANKL和OPG,从而促进破骨细胞活化。

    一些学者认为乳牙生理性根吸收与咬合力的变化密切相关。研究发现机械压力能刺激SHED中α7烟碱乙酰胆碱受体(nAChRα7)及分泌型哺乳类Ly-6尿激酶型纤溶酶原激活物受体相关蛋白1(SLURP-1)的表达,通过上调NF-κB的活性及调控RANKL/OPG的比值来影响SHED对破骨细胞形成的作用。当力作用于乳牙上时,局部牙周组织产生大量的IL-6等炎性因子促进破骨细胞形成并启动根吸收。由此可见,乳牙生理性根吸收的发生发展与炎症微环境密切相关。

    4.总结

    目前对乳牙生理性根吸收的机制研究尚无明确统一的观点,以往的研究方向多侧重于乳牙的根外吸收,如乳牙牙周膜干细胞在乳牙生理性根吸收过程中的调控作用。然而研究证实,乳牙在进行生理性根吸收过程中伴随着根内吸收,并且在先天性缺失继承恒牙胚的情况下乳牙根吸收的方式主要是始于根管腔的根内吸收,因此乳牙牙髓干细胞在乳牙生理性根吸收过程中的调控作用不可忽视。乳牙生理性根吸收的发生发展有赖于炎症微环境下破骨细胞样细胞的功能性活动,其中乳牙牙髓干细胞的调控作用至关重要。乳恒牙正常替换是避免错颌畸形的关键,探索出乳牙牙髓干细胞在根吸收过程中的调控机制对于研究乳牙生理性根吸收具有重要意义,为预防性矫治错颌畸形提供理论基础。

编辑: 陆美凤

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