间充质细胞中持续激活β-catenin对小鼠牙齿发育的影响及其机制研究

Tooth development is a complex biological process, which depends on epithelial-mesenchymal interactions and the mutual regulation of multiple factors. The previous studies have shown that Wnt/β-catenin pathway in epithelial tissue plays very important roles during tooth development. However, the effects of constitutive activation of β-catenin in mesenchyme on tooth development is still unkown. Using ColⅠpromoter and Cre/LoxP tamoxifen system, we constitutively activated β-catenin in mesenchymal cells, which caused the root of molars and the length of incisors shortened, tooth eruption delayed and terminal differentiation of odontoblasts impaired. Based on these findings, using conditional knockout and transgenic mice, we further focus on the effects of constitutive activation of β-catenin in mesenchymal cells and odontoblasts on tooth development and its downstream signaling pathway. Our results will be helpful for clarifying the effects of Wnt/β-catenin pathway on tooth development and mechanism of delayed tooth eruption, broadening our understanding and developing new treatment strategies for tooth regeneration and abnormalities of tooth development.

牙齿发育受到上皮－间充质相互反应的高度调控，多种因子及其介导的信号通路参与其中相互协调。近年的研究发现上皮组织中的Wnt/β-catenin信号通路在牙齿发育中发挥重要作用，而在间充质细胞和组织中持续激活β-catenin对牙齿发育的影响尚无系统研究。前期实验中，我们以I型胶原为启动子，使用Cre/LoxP Tamoxifen系统敲除β-catenin的第三外显子，导致β-catenin降解受阻得以持续激活，发现小鼠磨牙牙根变短，萌出延迟，切牙长度变短，成牙本质细胞终末发育障碍。本项目将在前期实验的基础上，采用不同时相点注射Tamoxinfe，准确系统观察在间充质细胞中持续激活β-catenin对牙齿发育的影响及其具体下游信号通路，同时初步探讨间充质细胞中持续激活β-catenin致牙齿萌出延迟的机制。本研究将丰富牙齿发育调控的理论基础，并为牙再生和寻找牙齿发育异常的治疗措施提供线索。

牙齿发育是一个复杂且受到严密调控的过程, 在这一过程中既有牙槽骨、牙胚的组织学改变, 也有牙囊细胞、成骨细胞、破骨细胞等细胞学的改变, 并且有多种细胞因子参与。近年来的研究证实经典的Wnt/β-catenin信号通路在牙齿发育的各个阶段的表达有高度的时间空间特异性，发挥着重要的作用。本课题运用条件性基因敲除鼠，间充质细胞中持续激活β-catenin，以探讨Wnt/β-catenin信号通路在牙齿发育、牙齿萌出中的作用。.本课题基于前期研究的基础，利用条件性基因敲除模型(间充质细胞中持续激活β-catenin)，发现小鼠上皮根鞘发育迟缓，牙根发育短小，新生牙槽骨减少，牙未正常萌出，探讨了β-catenin在牙齿发育、牙萌出的过程中的重要作用及可能机制；在成釉细胞中持续激活β-catenin导致成釉细胞排列紊乱、切牙釉质矿化不全，证明β-catenin在牙齿发育，尤其是牙釉质发育过程中的重要作用。此外，分别在成骨细胞、骨细胞及破骨细胞内持续激活β-catenin，探讨了持续激活β-catenin致牙齿萌出延迟的机制。因此，通过本研究，探索了间充质细胞中持续激活β-catenin对牙齿发育的影响，提示了β-catenin在釉质形成、牙齿发育、牙齿萌出等过程中的重要作用，丰富牙发育调控的理论基础。.本课题组按照研究计划，较顺利地完成课题规划内容，并取得多项研究成果。相关研究结果已发表SCI收录文章8篇，中文核心期刊文章2篇。培养2名研究生毕业，12名研究生在读。