机械敏感性离子通道Piezo 在正畸牙周组织疼痛感受及骨改建中的功能研究

Piezo—A novel mechanosensitive ion channels, are force-transducing enzymes that couple extracellular mechanical stimuli to intracellular singnal. Although orthodontic pain and orthodontic periodontal bone remodeling has been widely studied, the function of Piezo was still unknown in this two aspect. Our previous study have found that the expression of Piezo which mediates stretch-induced ATP release in periodontal ligment cells, was up-regulated by neural differentiation of periodontal ligment stem cells. The expression of Piezo could also be up-regulated by continuous orthodontic force and then transmits to trigeminal ganglion. The alteration tendency over time suggests that Piezo may involved in the orthodontic pain and orthodontic periodontal bone remodeling. Based on these conclusions, systematic research of cell biology and molecular biology will be carry out to prove this hypothesis. Cyclical strech loading experiment of cell in vitro and orthdontic tooth movement experiment in vivo will be rigorous studied, and meawhile clinical questionnaire of patients' malaise will be evaluated. This project aims to clarifying the role of Piezo in strech-induced pain and bone remodeling of periodontal tissue, which will give us further understanding of mechanosensitive ion channels and orthodontic periodontal tissue, and laying foundation of the mechanism of orthodontic pain and orthodontic periodontal bone remodeling.

机械敏感性离子通道Piezo是一种可将细胞外机械刺激转换为细胞内信号的膜蛋白。在目前已广泛研究的正畸疼痛和正畸牙周组织骨改建这两方面中，它的作用却鲜有研究。我们前期研究发现神经向诱导牙周膜干细胞后会使Piezo的表达增加，而且它可引起牙周细胞内应力激活的ATP释放；正畸力也可使牙周膜中Piezo表达增高，并向三叉神经节传导，其变化的时间点和趋势提示它可能参与了正畸牙周组织骨改建与疼痛感受。本项目在此基础上，通过体外细胞加力实验、体内动物正畸牙移动以及临床正畸牙移动模型，采用细胞和分子生物学的系统研究，探讨应力作用下，Piezo通道在牙周组织骨改建过程中的功能以及牙周组织感受疼痛方面的作用，并在通过评估临床上患者的自觉不适状况来进行佐证。该通道与正畸疼痛及骨改建的关系的阐明，对于机械敏感性离子通道与正畸牙周组织的进一步研究具有重要意义，可为明确正畸牙周组织骨改建与疼痛感受的机制奠定基础。

机械敏感性离子通道Piezo是一种可将细胞外机械刺激转换位细胞内信号的膜蛋白，广泛存在于多个组织中，可以被机械刺激直接激活而不需要其它蛋白的参与，目前已被证实在人体多个组织器官中扮演了压力感受器的角色。本项目在前期研究基础上，通过体外细胞加力、动物正畸牙移动模型以及临床正畸牙移动模型三个维度进行研究，采用细胞和分子生物学的研究方法，探讨了在机械力作用下，牙周组织及细胞中的Piezo通道被激活后，引起骨改建相关因子及正畸疼痛相关因子表达变化。通过本项目的研究，有助于阐明正畸骨改建和正畸疼痛的产生及传导原理，为将来提高正畸牙移动效率、缓解正畸疼痛提供了一定的理论基础。