骨细胞机械应答关键因子——Sclerostin在牙移动骨重塑中的作用机理研究

牙槽骨骨重塑是正畸牙移动的生物学基础，而力学信号通过牙周膜与骨细胞的转换和传递是骨重塑的必要前提。骨细胞通过细胞突触与骨细胞、成骨细胞相连构成级联网状结构，感应和转换力学信号，并分泌特异蛋白维持骨稳态的平衡。本课题组前期研究发现，骨细胞特异性表达的Sclerostin/SOST水平在机械应力刺激下发生变化，咀嚼应力缺失的大鼠牙槽骨呈现明显的骨质破坏吸收，破骨细胞数量增加，骨细胞SOST表达增高，胞浆内β-Catenin降低。结合骨细胞特异性调节SOST表达的生物学特征与正畸牙移动的生物力学特点，本课题拟在体外对原位骨细胞/成骨/破骨细胞共培养体系进行动态气压加载，在体内建立大鼠正畸牙移动、长骨加载及尾巴悬吊低应力动物模型，采用生物力学、分子生物学相关技术，深入研究应力对骨细胞表达SOST的调控规律及其与成骨/破骨细胞分化激活的相关性，进一步阐明正畸牙移动骨重塑的分子机理。

牙槽骨骨重塑是正畸牙移动的生物学基础，而力学信号通过牙周膜与骨细胞的转换和传递是骨重塑的必要前提。骨细胞作为骨组织中的主要机械刺激感受细胞，在机械力刺激下能分泌多种细胞因子调控骨重塑的过程。本课题研究发现：（1）在大鼠牙移动过程中，张力侧与压力侧牙槽骨中的sclerostin表达存在明显差异，在加力一天后，张力侧的sclerostin水平显著下降并一直持续至加力第二十八天；而压力侧的sclerostin的表达水平在加力后一周内均保持在很高的水平，一周后才逐渐下降。（2）体外研究发现，骨细胞MLO-Y4在张应力与压应力刺激下，SOST的基因水平变化没有差异，而缺氧条件反而能够增加MLO-Y4的SOST基因与蛋白的表达。我们推定牙移动过程中压力侧的scleostin高水平表达是由于压力侧的缺氧微环境导致。（3）通过比较牙移动过程中压力侧的sclerostin变化与该侧的破骨细胞活性，我们发现两者存在明显的一致性。（4）在SOST基因敲除小鼠牙移动过程中，压力侧的破骨细胞显著少于野生型小鼠。该结果说明sclerostin对牙移动过程中压力侧破骨活性具有促进作用。（5）体外研究发现，人重组sclerostin蛋白（recombinant human sclerostin, rhSCL）能够提高骨细胞的RANKL表达，同时也能增加骨细胞与前体破骨细胞共培养模型中的TRAP阳性破骨细胞数目。本研究首次揭示了sclerostin在牙移动过程中的表达规律并证实了其在牙移动骨重塑中的重要作用以及其生物机制。实验结果对于牙移动的生物学机制有了进一步的补充，同时对将来Sclerostin的相关生物学制剂应用于正畸临床提供了有力的理论基础。本课题还进行了sclerostin调控骨质疏松状态下种植体骨整合等相关研究。本课题研究成果共攥写论文8篇（已接收或发表6篇）。培养博士研究生4名，硕士研究生4名。整个课题研究达到预期目标。