机械应力作用下的骨细胞介导正畸牙移动的机制研究

Whether periodontal ligament (PDL) or alveolar bone initiates orthodontic tooth movement (OTM) is still controversial. One of our previous studies has shown that Beagle's replanted premolar moved 3.2mm in average under 6-week orthodontic force. The other has revealed that miniscrews implanted in human alveolar bone were mesially displaced under orthodontic loading through retrospective 3-dimensional registration. Both studies have indicated that there were still bone remodeling around loaded tooth or miniscrews even without periodontium. Osteocytes are the most abundant cell in alveolar bone, perceiving and transducing mechanical signals. In addition, osteocytes also involve in bone homeostasis through secreting specific protein-Sclerostin/SOST. The aim of this research is to further discuss the pattern of Sclerostin/SOST expression by osteocytes and its relationship with osteoblastogenic/osteoclastogenic markers under mechanical stimulation. Our study includes two parts. In vivo, we intend to establish Beagle's non-PDL OTM model and specifically ablate osteocytes in the process of OTM. In vitro, we plan to load tensile stress on osteocyte. We expect to make further efforts on the function of osteocytes in OTM, bringing new idea for orthodontic treatment.

启动正畸牙移动骨重塑的关键，是牙周膜还是牙槽骨，仍存在争议。本课题组的前期研究结果显示：去除牙周膜的再植前磨牙在6周正畸力作用下，稳定移动了3.2mm；通过CT三维配准研究发现，植入的微植体在正畸治疗中也出现了少量移位。以上研究均提示：在无牙周膜的环境中，受力的牙齿（微植体）周围依然可以出现骨重塑。骨细胞作为牙槽骨中数量最多的细胞，可感知及转导机械力学信号，可以特异性分泌Sclerostin蛋白，对维持骨稳态平衡起着重要作用。本课题拟在体内建立比格犬无牙周膜支持牙移动模型、应用白喉毒素受体介导的细胞敲除系统在细胞水平上特异性失活小鼠骨细胞并进行正畸牙移动，在体外对骨细胞进行牵张力加载，采用生物力学和分子生物学相关技术进一步研究无牙周膜参与的情况下，应力对骨细胞表达Sclerostin/SOST的调控及其与成骨、破骨活化的相关性，探索骨细胞在牙移动骨重塑中的作用，希望创新正畸牙移动机制。

经典的正畸牙移动理论认为，在正畸治疗中，当我们施加合适的力作用于牙齿时，首先引起牙周组织的改建，进而发生骨改建，最终使牙齿发生移动达到矫治目的。目前，普遍认为牙周膜细胞受力后的活化增殖是启动组织改建的关键和开端，骨重塑仅仅是牙周组织反应伴随的结局。然而，正畸临床上的一个现象引起了我们的注意，牵引埋伏牙助萌的过程多没有牙周膜组织参与，骨重塑依然会发生；另外选取植入微种植体作为支抗的病例，拍摄矫治前后锥形束CT(CBCT)，通过CT三位配准技术发现，微种植体受力后也会产生位移。这是不是提示我们：埋伏牙和微种植体的移动是牙槽骨直接感受机械应力后的结果，而牙周膜并非埋伏牙(微种植体)移动的关键。.骨细胞作为牙槽骨中数量最多的细胞,可感知及转导机械力学信号，可以特异性分泌Sclerostin蛋白，对维持骨稳态平衡起着重要作用。本研究通过在体内建立比格犬无牙周膜支持牙移动模型、应用白喉毒素受体介导的细胞敲除系统在细胞水平上特异性失活小鼠骨细胞并进行正畸牙移动，在体外对骨细胞进行牵张力加载，采用生物力学和分子生物学相关技术进一步研究无牙周膜参与的情况下，应力对骨细胞表达Sclerostin/SOST的调控及其与成骨、破骨活化的相关性，探索骨细胞在牙移动骨重塑中的作用，希望创新正畸牙移动机制。.研究选取Saos2细胞来完成体外实验，Saos2细胞是人骨肉瘤细胞，具有骨细胞的特点，例如高表达成熟骨细胞的标记基因SOST，DMP1等，而低表达成骨细胞的标记基因RUNX2，COL1A1，并且在机械力的作用下分泌Sclerostin，是体外研究骨细胞的理想模型。.体外加力结果表明，随着加力时间的不同，SOST的表达有明显的变化：机械力可使骨细胞SOST及蛋白的表达降低，表达量在4h-6h达到低谷，随后逐渐升高至正常水平。这表明骨细胞可对力学刺激作出快速的、一过性的短暂表达反应，从细胞水平证实骨细胞参与了牙齿移动过程的骨重塑，在完善正畸牙齿移动的机制中具有重要意义。