钙敏感受体、Asporin/BMP-2的相互作用在力刺激降低移植牙骨性粘连发生中的作用机制

Ankylosis is the most frequent PDL healing complication of autotransplanted tooth. Prevention of ankylosis may assist the PDL to regenerate periodontal tissues and lead to a successful prognosis. The conventional procedure needs high technical expertise based on extensive clinical experience. However, there are very few reports about the mechanism of ankylosis of teeth after autotransplantion. In this study, we are applying force to the autotransplanted teeth and periodontal ligament (PDL) cells to investigate the role of CaSR and Asporin/BMP-2 on the stimulated osteogenesis. the Asporin Gene, which encodes a new found protein PLAP-1, is considered to be one of the most highly expressed gene in periodontal tissue. It had been convinced that the mechanism of Asporin is to inactivate the BMP-2 signaling pathway. Its LRR (leucine-rich repeat) motif plays an important role in the Asporin-BMP-2 interaction and inhibits the cell proliferation induced by BMP-2. The force can activate Asporin/BMP-2 interaction, which was related to the activation of calcium-sensing receptor (CaSR) pathway. These research may provided valuable insights into the mechanism of ankylosis, and a strategy to optimize the periodontal healing of autotransplanted teeth.

自体移植牙术后骨性粘连是临床棘手问题，我们前期研究显示，术后早期施加正畸轻力，可减少骨性粘连的发生，但具体机制不清。机械刺激可通过几种途径将力学刺激转化为细胞内生物信号，钙离子信号是重要途径之一。钙敏感受体(CaSR)可引起细胞内钙离子的变化。我们研究发现，加载机械力后，牙周组织Asporin表达量增加，且与BMP-2的表达相关。据此我们提出假设：加力后，“CaSR表达变化，通过细胞内的钙离子浓度变化传递信息，继而引起Asporin/BMP-2反馈调节平衡状态改变，成骨效应减弱”是降低骨性粘连发生的机制。我们将体外培养牙周膜细胞和建立大鼠自体牙移植加力模型，通过阻滞或激动CaSR，siRNA技术，免疫共沉淀技术，从整体和细胞两个层次证明假说。旨在研究CaSR通路，Asporin/BMP-2的相互作用在骨性粘连中的调控机制，为防止自体牙移植术后骨性粘连提供新的思路。

骨性粘连出现和牙周膜内环境的稳态平衡失衡有关，即牙周组织中抑制矿化的物质减少，矿化物质相对增加。近年来发现Asporin可通过调节BMP-2的活性来影响PDL细胞的分化及矿化，具有负性调节牙周组织的矿化作用。本课题组的研究发现对自体移植牙术后合适时机加载正畸力，可以降低骨性粘连的发生率，进一步的体内外研究显示，机械力可以使牙周组织Asporin基因表达量增加，且与BMP-2的表达相关。适当的机械力刺激因素很可能是有助于减少移植牙术后牙根粘连，改善预后的一个有效手段。那么，力刺激信号通过何种途径转化为细胞的生物学信号，这种转化途径是否对Asporin和BMP-2的反馈抑制调节产生影响。通过3年的具体实验，基本完成了项目设计的目的。. 课题设计了体内外实验。体外实验部分，我们对人牙周膜细胞施加周期性牵张力，观察钙敏感受体表达的变化，结果提示细胞加力可以引起CaSR被上调和激活，并与BMP-2的变化有相关性，但与CaCl2引起钙内流的激活方式有所不同。进一步通过抑制剂或siRNA使CaSR表达下降，发现BMP-2及其他一些矿化相关因子的表达，与单纯力刺激相比，表达量反而上调。提示CaSR激活机制在牙周膜细胞骨向分化的负反馈调节中有特殊作用。体内实验部分，我们引入CaSR敲除纯合子小鼠，设计了小鼠再植牙加力的动物模型，并和同窝野生型小鼠对比再植牙术后牙周愈合的情况，显示成骨能力明显减弱。相关实验结果正在总结整理中，部分结果已经整理成文并进入投稿状态。本研究结果对进一步探讨力刺激降低骨性粘连发生的机制，对临床提出控制移植和再植牙术后骨性粘连的有效方法具有重要意义。