非神经性乙酰胆碱系统在牵张引起骨改建中的作用

乙酰胆碱（Acetylcholine ACh）是经典的神经递质，在造血、内皮等系统中也广泛存在，与其受体、胆碱乙酰基转移酶等一起构成了非神经性乙酰胆碱系统，在细胞的各种生理活动中发挥作用。我们的实验结果和最近的文献报道在体外培养的成骨细胞中存在此系统中的一些组分，但对于体内骨组织中非神经性乙酰胆碱的存在和作用知之甚少。牵张导致骨组织内Ca2+升高和NO产生，与ACh对骨组织细胞产生的刺激相同，因此我们假设：牵张引起骨组织细胞内Ca2+浓度升高和产生NO是通过非神经性ACh途径。本研究中，通过腭中缝扩大上颌骨的体内实验和大鼠下颌骨牵张培养的体外研究，合并给予AChR阻断剂等方法，观察体内扩大的上颌骨和体外受牵张的下颌骨内Ca2+和NO的表达变化，说明非神经性乙酰胆碱系统在骨组织内的构成、分布和在骨牵张改建中的作用，验证假设 ，为将来进一步探讨正畸引起生物骨改建的机理提供线索。

乙酰胆碱（Acetylcholine ACh）是经典的神经递质，在造血、内皮等系统中也广泛存在，与其受体、胆碱乙酰基转移酶等一起构成了非神经性乙酰胆碱系统，在细胞的各种生理活动中发挥作用。本项目的研究目的在于说明非神经性乙酰胆碱系统在上下颌骨组织内的构成、分布和在骨牵张改建中的作用，探讨正畸引起生物骨改建的机理。研究采用免疫组织化学方法观察乙酰胆碱及其合成代谢酶、受体在正常SD大鼠上下颌骨中的表达，结果说明乙酰胆碱参与上颌骨软骨成骨过程；实时定量PCR检测非神经乙酰胆碱相关32个基因含量，发现在正常SD大鼠上下颌骨中AChE VAChT Crat nAChRα1 α2α5α7α10 β1β2β4 AChRM2 M3 M4 M5高丰度表达；上下颌骨比较，nAChRα1、α10、 β2、 AChRM5 含量差异明显。建立SD大鼠上颌骨扩弓模型，实时定量PCR检测察扩弓1、3、7天后非神经性乙酰胆碱系统组分mRNA含量，统计结果显示，AChE、 VAChT、nAChRα1、nAChRα2、nAChRα5、nAChRα7、nAChRα10、 nAChRβ1、nAChRβ2、mAChR2、 mAChR3、mAChR4加力前后均出现明显变化，基本呈现为加力后1天明显下降，加力三天稍有升高，但还是下降明显，加力7天时较正常组相关基因表达增加数十倍。从RANKL/OPG 反应的成破骨平衡时间点分析，非神经性乙酰胆碱组分在上颌扩弓后的成骨活动中起主要作用。体外培养成骨细胞加力与加入ACh的实验结果显示，成骨细胞内的Ca2+呈现波动性变化，加力与加入ACh均可引起Ca2+升高，但作用时间点不同。由此得到研究结论如下，非神经性乙酰胆碱系统中乙酰胆碱及其相关受体、合成代谢酶在SD大鼠上下颌骨中广泛存在，在扩弓引起的上颌骨改建中发挥促进成骨，其作用通过Ca2+信号传递，但不同于牵张引起的Ca2+浓度升高。