杨美祥(第四军医大学 口腔医学院神经科学研究所,西安)
摘要本研究首次应用抗牛骨形成蛋白单克隆抗体(bBMF一McAb)免疫组织化学染色法,观察加力后的大鼠上拾第一磨牙牙周组织中BMP的分布,并与正常不加力组相比较。结果显示:BMP在正常牙周组织中主要分布于牙周韧带中,尤其足牙槽骨和牙骨质表面,并与不同部位的骨改建活动相一致;正崎加力后,张力区成骨活跃,BMP染色较深(强阳性),压力区染色为阴性,只有活跃的破骨细胞染色较深;已接近成熟的新生牙槽骨及牙骨质则染色较弱。结果表明:BMP可以作为骨改建活动的标志之一,在正畸骨改建中起着十分重要的作用。关键词骨形成蛋白;免疫组织化学法;正畸牙齿移动;牙周组织;bBMP一McAb
牙周组织由牙周韧带、牙槽骨、牙眼组织和牙骨质等组成。当牙齿受正畸力后,牙齿及牙周组织发生相应的变化,尤其是牙周组织的改建,压力区和张力区的改建活动不同,压力侧破骨活动增强,同时伴以成骨活动,张力侧以成骨活动为主。骨形成蛋白(BMP)是一种具有高度骨诱导活性的低分子量多肤,存在于许多骨组织、牙齿及牙周组织中,并参与骨组织及牙周组织的形成及改建仁‘·分〕,实验证明,BMP在牙周组织中主妥分布于才周韧带中,尤其是牙槽骨及牙骨质附近圈,说明BMP与硬组织改建的活跃程度有关。本实验首次利用抗牛BMP的单克隆抗体(bBMP一McAb)对大鼠正畸牙齿移动过程中的牙周组织进行免疫组化染色,口的在于进一步探讨不同性质、不同程度的牙周改建活动对BMP分布的影响。
1材料和方法
1.1主要试剂bBMP一McAb由本院病理
科提供;ABC试剂盒购自美国Vector公司。LZ主要方法将2009左右雄性SD大鼠18只(正常饮食喂养),麻醉下将弹力线加力后结扎于上胎第1磨牙与切牙之间(图1,见第vI页)。用瑞士产测力器测力(加力值为左609,右409),使上胎第1磨牙近中倾斜移动。
分别于第o、1、2、3、5、7、10、14和21d各处死2只大鼠。取上胎标本置人10%中性福尔马林溶液中固定12h,脱钙72h,饱和碳酸铿溶液中和,水洗,常规脱水、浸蜡、包埋及切片(片厚5拌m)。切片经脱蜡、脱水后,常规ABC免疫组化染色。bB丫P一McAb的工作浓度为1,30,阴性对照用PBS代替第一抗体。
2结果
bBMP一McAb免疫组化染色结果表明,正常未加力大鼠BMP主要分布在牙周膜区域,尤其是接近牙槽骨及牙骨质的区域,成骨细胞。破骨细胞及成纤维细胞染色均呈强阳性(图2,见第vI页)。所有加力大鼠均有一致表现,即张力侧染色比压力侧深,骨改建尤其是骨生成活跃区BMP含量较多(图3)。同时还发现,新生骨质和牙骨质层BMP染色呈弱阳性(图4)。
3讨论
BMP广泛分布于各种动物的硬组织,且骨皮质含量高于骨松质,其它组织含量甚‘阅,么〕。BMP主要分布于骨及软骨细胞、成骨及成督、肖细胞、造釉及造牙本质细胞的胞浆中。骨内BMP可能来源于骨母细胞和间质细胞。动物的牙本质中也含有BMP比s〕。以往研究认为,BMP主要参与机体的成骨活动,诱导组织中的间充质细胞分化,并形成软骨细胞及骨细胞。本实验结果表明,BMP在大鼠牙周组织中主要分布在牙周膜的成纤维细胞中,说明牙周膜成纤维细胞具有骨母样细胞的特性。分布于牙槽骨边缘的成骨细胞是直接形成骨组织的细胞,富含BMP,而骨吸收区域的大量破骨细胞因为吞噬骨基质而使BMP染色亦呈强阳性。
牙周膜中接近牙槽骨及牙骨质的区域是牙周组织改建的主要区域。当牙齿受到聆力或其它不平衡力时,这些部位发生不同的适应性改建。本实验中这些区域的BMP染色较深,为以上论断提供了直接证据。正常牙周组织存在局限性的骨活跃区,这些区域往往同时有破骨和成骨活动,故其染色较深。用正畸方法使大鼠上胎第一磨牙受近中拉力后,牙齿向近中倾斜移动,其每一牙根均可产生两个压力区和两个张力区。压力区破骨活跃、骨质吸收;张力区成骨活跃,有新生骨出现。bBMP一McAb免疫组化染色研究表明,张力区染色较深,范围较大,而压力区染色较浅,有局限性的强带,这些现象与局部的骨改建活动相一致。由于破骨吸收区同时伴有成骨活动,故压力区也有局部染色较深。同时发现,张力区拉长的成纤维细胞胞浆染色较深,故推测成纤维细胞参与了成骨活动。
实验发现,形成中的牙槽骨及牙骨质边缘带BMP染色呈强阳性,而已形成的牙槽骨及牙骨质染色很弱,接近于成熟的硬组织,说明这些部位的细胞成熟后失去了分泌BMP的特性。Aohton在研究骨髓的成骨作用时,观察到骨髓的三种细胞,包括髓内细胞、基质细胞和骨内膜细胞,在体外进行培养时都能生成成纤维细胞。他认为成纤维细胞和成骨细胞来源于同一组织,即中胚层的间充质〕。在牙齿形成过程中,牙囊中未分化的间充质细胞在牙周组织发育过程中可分化为成
骨细胞、成牙骨质细胞、成纤维细胞等,形成牙周硬组织和牙周膜。已证实牙囊细胞中含有BMP[司。在已形成的牙周膜细胞的胞浆中也有大量的BMP,可以认为牙周膜成纤维细胞仍具有骨母细胞样分化能力,有向成骨样细胞分化的可能性阁。吴祖尧认为,BMP诱导的靶细胞除未分化间充质细胞外,还有成纤维细胞等结缔组织细胞图。
BMP通过作用于这些细胞的胞膜受体,使这些细胞的DNA序列发生改变,向着骨系细胞分化。Mckibbin认为,活的和失活的骨组织及软骨组织,能诱导成纤维细胞演变为骨细胞[10〕。成骨细胞在牙周组织的重建中起着很大作用,它有合成与分解胶原纤维的能力,可以充当吞噬细胞的角色。根据以上分析可以推测,当牙齿受到机械力时,产生压电效应。在成纤维细胞等的直接参与和双重调节下,一方面引起诸如骨母细胞、间充质细胞等以旁分泌或自分泌的形式分泌BMP,局部扩散并作用于这些细胞,使细胞内cAMP浓度升高,碱性磷酸酶活性增强,向成骨或牙骨质细胞发生不可逆转的分化,从而促进了牙周硬组织的形成;另一方面,又可以诱导压力侧细胞分泌前列腺素等介质,使细胞内cAMP浓度升高,增强破骨细胞活性,吞噬并降解BMP,促进骨组织的吸收。但有关牙周组织受力后,成骨与破骨活动发生的机制,还有待于进一步研究。
本实验一方面揭示了BMP在牙周组织中的分布及其与正畸牙周组织改建的关系,同时对进一步了解正畸牙周组织的改建的机制有所启发。在正畸牙周组织的改建中,BMP等生长因子起重要作用。BMP对硬组织改建的方向和速度有一定的调节作用,使压力区和张力区向不同方向发展,其中BMP与其它各种因素的关系及其作用机制尚有待深人研究。BMP在骨科的临床应用中已显示出巨大的潜力,在正畸领域也具有诱人的前景。BMP可能具有加快正畸性牙齿移动、缩短疗程和将矫治完成后的保持时间由数年缩短为数月的作用。这些都是正畸临床中巫待解决的问题,有必要更深人地进行实验和临床研究。
图一
图二
图三
图四
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