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摘 要： 摘要： 近年來，正畸牙移動細(xì)胞生物力學(xué)領(lǐng)域的研究蓬勃發(fā)展。牙周膜在正畸牙移動中的核心地位被廣泛認(rèn)識和接受。以牙周膜細(xì)胞為核心，包括骨髓基質(zhì)千細(xì)胞、成骨細(xì)胞、成牙骨質(zhì)細(xì)胞、成肌細(xì)胞等的體外研究成為揭示正畸牙移動生物學(xué)機制的蕈要手段。體外研究模型從通過基
摘要： 近年來，正畸牙移動細(xì)胞生物力學(xué)領(lǐng)域的研究蓬勃發(fā)展。牙周膜在正畸牙移動中的核心地位被廣泛認(rèn)識和接受。以牙周膜細(xì)胞為核心，包括骨髓基質(zhì)千細(xì)胞、成骨細(xì)胞、成牙骨質(zhì)細(xì)胞、成肌細(xì)胞等的體外研究成為揭示正畸牙移動生物學(xué)機制的蕈要手段。體外研究模型從通過基底形變、重物、液壓、離心等方式對二維培養(yǎng)細(xì)胞進行應(yīng)力加載的傳統(tǒng)方式，發(fā)展到建立各種對細(xì)胞進行三維培養(yǎng)和應(yīng)力加載的新型模型。骨改建循環(huán)中以成骨分化和破骨生成誘導(dǎo)為主的相關(guān)分子表達(dá)成為研究的熱點。此外，牙周膜干細(xì)胞的細(xì)胞力學(xué)研究也是極具前景的嶄新方向。
關(guān)鍵詞：正畸牙移動;牙周膜細(xì)胞;應(yīng)力;骨改建;細(xì)胞培養(yǎng);體外模型;細(xì)胞生物力學(xué)
正畸牙移動(orthodontic tooth movement，OTM) 中的生物力學(xué)涉及3個層面——宏觀生物力學(xué)、組織生物力學(xué)和細(xì)胞生物力學(xué)…。近年來，口腔正畸學(xué)從基礎(chǔ)理論到臨床技術(shù)各方面的發(fā)展可謂日新月異，而其中又以O(shè)TM細(xì)胞生物力學(xué)領(lǐng)域的研究進展尤為矚目。
1、基礎(chǔ)理論的更新和發(fā)展
1.1骨轉(zhuǎn)換的3種方式
骨轉(zhuǎn)換(bone turnover)，即骨結(jié)構(gòu)的改變，主要通過3種方式實現(xiàn)：成骨(osteogenesis)、骨塑建 (bone modeling)和骨改建(bone remodeling)。“成骨”是骨在軟組織表面形成，通常說來是發(fā)生在胚胎發(fā)育時期、生長早期和愈合期，分為膜內(nèi)成骨和軟骨內(nèi)成骨。“骨塑建”是現(xiàn)有的骨組織表面發(fā)生長期、廣泛的骨形成。顱面生長發(fā)育以骨塑建為主，造成骨結(jié)構(gòu)的形狀改變或表面的推移(translation)。 “骨改建”是生命過程中不斷發(fā)生的，包含一系列細(xì)胞事件的修復(fù)機制，是維持和修復(fù)骨結(jié)構(gòu)完整性的唯一生理機制。骨改建始于改建區(qū)破骨細(xì)胞的征集和激活，隨后“骨吸收”發(fā)生。一定時問后，骨吸收終止，該時期被稱為“逆轉(zhuǎn)期”。逆轉(zhuǎn)期后“骨形成”開始，骨吸收所造成的缺損得到修復(fù)。人體通過骨改建循環(huán)維持鈣穩(wěn)態(tài)和更新骨基質(zhì)，周期大約為4個月，包括一個較快的骨吸收期和相對較慢的骨形成期。2。。OTM中，張力區(qū)表現(xiàn)為廣泛成骨，符合骨塑建模式;壓力區(qū)則經(jīng)歷了骨改建循環(huán)，短期內(nèi)骨量減小(臨床表現(xiàn)為牙周膜間隙增寬和牙松動)，隨后回復(fù)到治療前水平。正因為如此，牙槽骨修復(fù)期間，在牙周膜和牙齦纖維的共同牽拉下，已經(jīng)發(fā)生移動的牙有迅速復(fù)位(即畸形復(fù)發(fā))的趨勢。引。
1.2壓應(yīng)力和張應(yīng)力
OTM的臨床表現(xiàn)分為3階段：(1)受力最初，幾乎即刻發(fā)生的牙移動;(2)延遲期，沒有明顯的牙移動;(3)線性牙移動期舊J。應(yīng)力一旦施加于牙支持組織幾乎立即便發(fā)揮作用，據(jù)其效應(yīng)可粗略分為兩類：壓應(yīng)力和張應(yīng)力。有限元研究發(fā)現(xiàn)，施加在牙周的應(yīng)力不能簡單的被解釋為沿著載荷方向上的壓應(yīng)力或張應(yīng)力，而且，張應(yīng)力似乎比壓應(yīng)力范圍更廣。然而，由于張、壓應(yīng)力的描述在文獻中已經(jīng)非常普遍，用它們表述會更加通俗易懂。3 J。傳統(tǒng)的骨應(yīng)力理論認(rèn)為，應(yīng)力刺激增加會導(dǎo)致骨形成，而應(yīng)力缺乏 (如太空失重環(huán)境)則導(dǎo)致骨量減少(osteope. nia)——似乎與OTM中壓力側(cè)發(fā)生破骨的現(xiàn)象矛盾。對此矛盾有2種可能的解釋：第一，OTM壓應(yīng)力區(qū)除了機械應(yīng)力轉(zhuǎn)導(dǎo)外，還有明顯的損傷成分，而后者可以生成炎癥介質(zhì)，從而產(chǎn)生破壞和吸收的效應(yīng);第二，OTM壓力區(qū)的骨吸收可以看作是牙周膜正常功能性牽張力降低的結(jié)果，而張力區(qū)則因為牙周膜纖維的正常受載增強而表現(xiàn)為成骨。至于 OTM的最適力，盡管研究者一直試圖用各種方法去證實它的存在，但目前尚無關(guān)于最適力的直接證據(jù)。其原因在于，通過臨床途徑解釋最適力，無論是測量牙移動距離、力值大小還是應(yīng)力分布，從技術(shù)上都太過復(fù)雜了。
1.3牙周膜的核心作用
正畸治療中，牙周膜是牙受力的第一效應(yīng)組織。經(jīng)典理論認(rèn)為，加載正畸力后，壓力側(cè)的牙周膜壓縮，張力側(cè)的牙周膜拉伸，引發(fā)了一系列分子生物學(xué)改變，最終導(dǎo)致壓力側(cè)骨吸收和張力側(cè)骨形成—— 牙移動由此發(fā)生。發(fā)生骨粘連(ankylosis)，喪失牙周膜的牙受力后不能移動，也證明了牙周膜在OTM 中至關(guān)重要的作用。牙周膜中的主要成分是縱橫交錯的膠原纖維束組成的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，占據(jù)了其大部分的空間。除此之外另兩種重要成分是細(xì)胞和組織液。牙周膜的空腔充滿了血管來源的組織液。這樣一種充滿液體的連續(xù)多孔結(jié)構(gòu)使牙周膜有效的發(fā)揮了“減震器”(shock absorber)的功能。咀嚼時牙相互接觸的時間非常短，小于1s，隨著組織液被擠出，牙周膜緩沖了絕大部分壓力。但當(dāng)受到持續(xù)應(yīng)力，即使是較輕的應(yīng)力時，一旦牙周膜的組織液被擠出了所在范圍，牙周膜便失去了緩沖能力，從而引發(fā)另一種不同的生理反應(yīng)——相鄰牙槽骨的改建，OTM 正是基于這一原理。牙周膜的主要細(xì)胞成分是具有成骨細(xì)胞特性的成纖維細(xì)胞。由于成纖維細(xì)胞是牙周膜中數(shù)鼉最多，功能也最重要的細(xì)胞，通常所說的牙周膜細(xì)胞(pefiodontal ligament cells，PDLCs)即指牙周膜中以成纖維細(xì)胞為主的細(xì)胞群。PDLCs可以向成骨細(xì)胞或成牙骨質(zhì)細(xì)胞分化，后者分別形成牙槽骨和牙骨質(zhì)。此外，牙周膜中還含有部分上皮細(xì)胞和少量干細(xì)胞。
2 OTM細(xì)胞生物力學(xué)研究模型
目前對于OTM細(xì)胞生物力學(xué)反應(yīng)的了解積累自培養(yǎng)細(xì)胞的體外研究及動物和人的體內(nèi)研究。早期的體內(nèi)研究提供了大量真實可信的形態(tài)學(xué)證據(jù)，但對于更深層次的細(xì)胞分子事件的探索目前主要依賴于以PDLCs為核心，包括骨髓基質(zhì)干細(xì)胞、成骨細(xì)胞、成牙骨質(zhì)細(xì)胞、成肌細(xì)胞等的體外研究。
2.1體外應(yīng)力加載方式
體內(nèi)細(xì)胞受力時，細(xì)胞不僅通過特定的“機械.生化”信號傳導(dǎo)途徑對力作出反應(yīng)，也對胞外基質(zhì)的變化(組織損傷)產(chǎn)生反應(yīng)，因此，只有通過體外細(xì)胞培養(yǎng)模型才能直接評價應(yīng)力本身對細(xì)胞的作用。在細(xì)胞生物力學(xué)研究中，如何模擬體內(nèi)情形，對體外細(xì)胞施加恰當(dāng)?shù)膽?yīng)力刺激并進行精確的控制，一直是眾多學(xué)者研究的重點。目前細(xì)胞體外應(yīng)力加載主要有以下幾種方式：
(1)基底形變加力：目前為止，使用最廣的是以基底形變?yōu)榛A(chǔ)的加力裝置。其基本原理是通過基底彎曲變形增大或減少其長度，從而使附著于基底生長的細(xì)胞被拉伸或壓縮。1991年，Andersen等一1 最早報道了用“圓頂”造成基底形變，對細(xì)胞施加最大1%雙軸張應(yīng)變的方法。此后，許多學(xué)者用類似方法對PDLCs施加了張應(yīng)變或壓應(yīng)變”剖。近年來，基于基底膜形變對細(xì)胞施加周期性應(yīng)變的Hexercell 裝置和國內(nèi)自行研發(fā)的Forcel四點彎曲加力裝置‘瑚J，均被廣泛應(yīng)用于OTM相關(guān)細(xì)胞力學(xué)研究中。
(2)重物加力。2002年，Kanzaki等∽。報道了采用重物直接對PDLCs加力的方法。他們使用玻璃容器，裝上鉛珠，置于平層培養(yǎng)的PDLCs上，通過改變玻璃容器里鉛珠的數(shù)量調(diào)節(jié)施加壓應(yīng)力的大小。由于該加力方法產(chǎn)生的持續(xù)靜壓力與體內(nèi)正畸過程中壓力側(cè)牙周膜受力的形式極為接近，有不少學(xué)者。1圳繼續(xù)沿用了這-an力方法，特別是在應(yīng)力誘導(dǎo)破骨細(xì)胞生成的相關(guān)研究中。
(3)液壓加力。Yousefian等¨1‘發(fā)明了一種可以施加正、負(fù)靜液壓的加力裝置，對PDLCs施加了正、負(fù)30—600 g/cm2的應(yīng)力。正靜液壓為壓應(yīng)力，負(fù)靜液壓可以看作張應(yīng)力，但與前述兩種加力方法產(chǎn)生的張、壓應(yīng)力從本質(zhì)上有一定區(qū)別。可能是由于該加力方法太過獨特，此后相關(guān)研究中的應(yīng)用較少。國內(nèi)，張惠等¨2。使用類似的高壓裝置給PDLCs 施加靜液壓，并認(rèn)為該裝置能施加更大的壓力(約 300—900 g/'cm2)，與咀嚼力值更為接近。近年來，筆者¨川。自行設(shè)計的靜液壓加載裝置被廣泛應(yīng)用于骨髓基質(zhì)干細(xì)胞的力學(xué)實驗中。
(4)離心加力。離心力也被認(rèn)為是一種壓應(yīng)力。有學(xué)者¨o用水平微板轉(zhuǎn)盤對培養(yǎng)的PDLCs施加持續(xù)離心力。在相關(guān)研究中，33.5 g/cm2的離心力被用來模擬臨床上的正畸力值。筆者使用改良的離心力加載裝置對成骨細(xì)胞的力學(xué)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)進行了研究㈦。
通過以上裝置，可以根據(jù)實驗需要施加靜態(tài)或動態(tài)、不同大小、頻率、時長的應(yīng)力。種類繁多的體外加力方式正說明了體內(nèi)環(huán)境的復(fù)雜性，以及體外模擬體內(nèi)的困難性。目前看來，每種裝置各有優(yōu)缺點，沒有一種裝置能完全涵蓋體內(nèi)細(xì)胞所處的復(fù)雜應(yīng)力環(huán)境。當(dāng)然，體外實驗首先是一種趨勢性研究，只要保證各加力組中力的加載和傳導(dǎo)保持穩(wěn)定可重復(fù)，就基本滿足了研究需要。
2.2體外應(yīng)力加載大小
除了加力方式，加力大小也是需要考慮的重要因素。然而，由于加力方式、加力裝置的差異，各實驗中使用的力值，甚至描述力值的單位都不盡相同。不論采用哪種加力方式，力學(xué)刺激要激發(fā)細(xì)胞生物學(xué)反應(yīng)都需要一定的大小，即需超過最小闞值。只有力學(xué)刺激達(dá)到一定閾值，力學(xué)傳感器才會激活;另一方面，力值不能過大，過大的力值會導(dǎo)致大量細(xì)胞死亡、脫落。因此，體外實驗中同樣存在理論上的 “最適力”。
對于壓應(yīng)力有學(xué)者傾向于直接以所施應(yīng)力值描述，單位為g/cm2。用重物加力一J，PDLCs所能承受的力值較小，在5 g/cm2內(nèi);而用液壓加力¨¨，壓應(yīng)力值可高達(dá)600 g/cm2。Redlich等¨虬的研究認(rèn)為，人PDLCs受到1679的離心力最接近臨床正畸加力，相當(dāng)于施加33.5 g/cm2的持續(xù)壓力。對于張應(yīng)力，研究中通常以應(yīng)變量而非應(yīng)力值描述。應(yīng)變是應(yīng)力的結(jié)果，數(shù)值為物體在應(yīng)力作用下發(fā)生的形變量與物體原始長度的比例。實測青少年兒童在外力作用下的牙齒動度，發(fā)現(xiàn)給人中切牙施加500 g水平向力時，牙齒切端移動281斗m。設(shè)牙周膜寬度為350斗m，計算得出牙槽嵴處牙周膜拉伸約23%，且愈接近牙齒旋轉(zhuǎn)中心，拉伸率越小。 Yamaguchi等¨7。據(jù)此認(rèn)為9%～24%的應(yīng)變范圍模擬了牙周膜在創(chuàng)傷以及正畸等非生理狀態(tài)下的受力結(jié)果。趙志河等[1引采用膜式動態(tài)張應(yīng)力加載裝置選用的最大張應(yīng)力值為5 kPa，其產(chǎn)生的細(xì)胞培養(yǎng)生物膜形變率約為14%。
2.3三維培養(yǎng)應(yīng)力加載模型
現(xiàn)有體外模型幾乎都是對二維平層培養(yǎng)的細(xì)胞進行力學(xué)加載。然而，二維培養(yǎng)與體內(nèi)環(huán)境中的細(xì)胞對力學(xué)刺激的反應(yīng)有很大差異¨9|，其研究結(jié)果不能反映體內(nèi)三維狀態(tài)生長細(xì)胞的真實情形。例如，采用“重物法”對二維平層培養(yǎng)的PDLCs加力時，力值不能超過5 g/cm2，否則PDLCs會死亡㈣o;而在正畸治療中，PDLCs實際承受的壓應(yīng)力約為509/cm2，遠(yuǎn)大于該力值。又如，Kanzaki等一1對PDLCs施加持續(xù)壓應(yīng)力后，將其與破骨前體細(xì)胞直接共培養(yǎng)，但培養(yǎng)3周后方有破骨細(xì)胞生成。如此緩慢(3周)的破骨細(xì)胞生成速度與體內(nèi)情況完全不符——在體內(nèi)，加力僅2—3 d后即有破骨細(xì)胞生成一1。。
可見，現(xiàn)有體外研究模型存在較多的局限與不足，亟需建立更為有效、可靠的新型體外模型。近年來，隨著組織工程技術(shù)的發(fā)展，以細(xì)胞在生物材料中三維培養(yǎng)為基礎(chǔ)建立的新型組織模型成為日益升溫的研究熱點。2007年，兩個實驗室日Ⅻ。先后報道用膠原凝膠三維培養(yǎng)PDLCs，對其施加持續(xù)壓應(yīng)力——可以看作建立“壓應(yīng)力一牙周膜”三維模型的初步嘗試。2009年，Berendsen等Ⅲ。報道在塑料牙根和塑料頜骨間放置包埋了PDLCs的膠原凝膠，通過“牙根”軸向間隙性移動模擬咀嚼力——可以看作建立“咀嚼力.牙周膜”三維模型的初步嘗試。
在此基礎(chǔ)上，筆者【2糾用聚乳酸一乙醇酸共聚物 (poly(1actic—CO—glycolic acid)，PLGA)支架進行 PDLCs的三維培養(yǎng)，建立了人牙周膜組織模型，并發(fā)現(xiàn)持續(xù)壓應(yīng)力作用下該模型中有一系列破骨生成誘導(dǎo)因子表達(dá)，證實該模型可模擬體內(nèi)牙周膜的生物力學(xué)反應(yīng)。此外，筆者。8’一’還將PLGA與四點彎曲加力裝置結(jié)合，建立了三維培養(yǎng)成肌細(xì)胞周期性張應(yīng)力加載模型。
3成骨分化和破骨生成誘導(dǎo)分子表達(dá)
大量文獻報道了應(yīng)力作用下體外培養(yǎng)PDLCs 的分子表達(dá)，其中成骨分化和破骨誘導(dǎo)分子的表達(dá)對于骨改建循環(huán)尤為重要。
3.1成骨分化分子
PDLCs在應(yīng)力刺激下發(fā)生分化并產(chǎn)生骨基質(zhì)，具有明確的時間序列細(xì)胞特異性基因調(diào)控。成骨相關(guān)基因的表達(dá)是細(xì)胞數(shù)量增加的10—20倍，證明機械性成骨反應(yīng)的主因是細(xì)胞分化及功能的增強，而非細(xì)胞增殖。此外，體內(nèi)牙周組織在應(yīng)力下的成骨向分化進程比體外模型中快數(shù)倍，也表明體內(nèi)環(huán)境中機械應(yīng)力是通過作用于處于預(yù)備狀態(tài)的成骨前體細(xì)胞激活成骨反應(yīng)，不需要先促進細(xì)胞的增殖塒J。
本文來源于：《醫(yī)用生物力學(xué)》Journal of Medical Biomechanics(雙月刊)創(chuàng)刊于1986年，1992年起改為現(xiàn)名。本刊由上海交通大學(xué)主辦，中華人民共和國教育部主管，是國內(nèi)唯一一本公開發(fā)行，積極反映醫(yī)學(xué)生物力學(xué)基礎(chǔ)研究與應(yīng)用研究成果，推動國內(nèi)外學(xué)術(shù)交流，促進醫(yī)、理、工各學(xué)科相互了解和合作為目的學(xué)術(shù)性刊物。報道內(nèi)容主要包括醫(yī)學(xué)生物力學(xué)領(lǐng)域中有關(guān)固體力學(xué)、流體力學(xué)、流變學(xué)、運動生物力學(xué)等方面的研究論文。
Yamaguchi等【171發(fā)現(xiàn)周期性張應(yīng)力作用5 d 后，堿性磷酸酶(alkaline phosphatase，ALP)的表達(dá)下調(diào)，并且下調(diào)量與張應(yīng)力大小成正相關(guān)。而持續(xù)壓應(yīng)力似乎同樣會導(dǎo)致ALP表達(dá)降低舊3。。但另一研究瑚j發(fā)現(xiàn)，周期性張應(yīng)力作用24 h后，ALP的表達(dá)上調(diào)而OPG的表達(dá)下凋。Pavlin等。291報道了體內(nèi)實驗中張力側(cè)的牙槽骨表層骨鈣素、ALP和I型膠原的時間序列表達(dá)情況。總的說來，在加力后6 d 中，這3個成骨相關(guān)因子的表達(dá)都有上調(diào)。Wescott 等[3¨對PDLCs施加了周期性單軸張應(yīng)變，并用re— a1.time PCR芯片檢測了成骨分化及骨代謝相關(guān)基因的表達(dá)，發(fā)現(xiàn)BMP2、BMP6、ALP、SOX9，MSXl和 VEGFA表達(dá)上調(diào)，而BMP4和EGF表達(dá)下調(diào)。另外，有學(xué)者…報道了離心力作用下Osx(OS— terix)——種前成骨細(xì)胞向功能性成骨細(xì)胞分化過程中的特異性轉(zhuǎn)錄因子——在PDLCs中的表達(dá)。加載離心力后，轉(zhuǎn)染了Osx的PDLCs中ALP、骨橋蛋白(osteopontin)和骨涎蛋白(sialoprotein)等成骨標(biāo)志基因表達(dá)都有上調(diào)，證明Osx可能在PDLCs的應(yīng)力誘導(dǎo)成骨通道中發(fā)揮重要作用。
另一方面，有學(xué)者舊2’用新生小牛牙原代培養(yǎng)成牙骨質(zhì)細(xì)胞，對其施加周期性張應(yīng)力，發(fā)現(xiàn)BSP表達(dá)上調(diào)。然而，也有學(xué)者舊3。使用OCCM-30成牙骨質(zhì)細(xì)胞系，對其加載周期性張、壓應(yīng)力，發(fā)現(xiàn)BSP和 OPN的表達(dá)均下調(diào)。
筆者Ⅲ。對骨髓基質(zhì)干細(xì)胞施加壓應(yīng)力后，發(fā)現(xiàn)成骨相關(guān)因子如Runx2、Osterix、Msx2和Dlx5等表達(dá)上調(diào)，ERK通路參與了該力學(xué)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。同時，還發(fā)現(xiàn)壓應(yīng)力還能誘導(dǎo)三維培養(yǎng)的骨髓基質(zhì)干細(xì)胞成軟骨向分化013]，p38 MAPK通路參與了該過程。
3.2破骨生成誘導(dǎo)分子
骨的完整性是形成骨的成骨細(xì)胞和吸收骨的破骨細(xì)胞動態(tài)交互作用的結(jié)果。骨改建的速率主要由成骨細(xì)胞系決定，除了骨形成外，它們還負(fù)責(zé)破骨前體細(xì)胞的激活和募集。成骨細(xì)胞與破骨細(xì)胞之間的作用機制一直不清楚——直到發(fā)現(xiàn)了成骨細(xì)胞表面細(xì)胞因子RANKL。RANKL與破骨前體細(xì)胞表面的 RANK受體結(jié)合，誘導(dǎo)破骨細(xì)胞生成，同時存在 CSF-2的情況下，還能激活破骨細(xì)胞的骨溶解效應(yīng)。可溶性受體OPG能與RANK競爭性結(jié)合RANKL，故成骨細(xì)胞RANKL與OPG的相對表達(dá)被看作是破骨誘導(dǎo)的決定因素。
體外實驗口朝表明，無論靜態(tài)或動態(tài)壓應(yīng)力作用下，骨髓基質(zhì)干細(xì)胞中RANKL表達(dá)均上調(diào)。另一方面，PDLCs也能表達(dá)RANKL和OPG。體內(nèi)實驗‘2列發(fā)現(xiàn)，RANKL在受力牙的壓力側(cè)牙周膜表達(dá)顯著上調(diào)。從正畸的角度看，很可能由于牙槽窩微環(huán)境的壓力改變造成了RANKL和OPG基因表達(dá)的改變，從而導(dǎo)致最終的骨改建效應(yīng)。Kanzaki等‘9。報道持續(xù)壓應(yīng)力作用下，PDLCs中RANKL、COX.2、 PGE2的表達(dá)均上調(diào)，而OPG的表達(dá)沒有變化。國內(nèi)相關(guān)研究m。381結(jié)果也與之吻合。Nakajima等啪J 給PDLCs施加了0.5—4.0 g/cm2的持續(xù)壓應(yīng)力，發(fā)現(xiàn)RANKL和FGF-2的表達(dá)增加，而使用FGF-2抗體可以阻斷RANKL的釋放，提示FGF一2可能在壓應(yīng)力誘導(dǎo)PDLCs表達(dá)RANKL的通路中發(fā)揮關(guān)鍵作用。Yamaguchi等¨7。發(fā)現(xiàn)，牙根吸收的正畸患者來源的PDLCs在壓應(yīng)力作用下RANKL的表達(dá)明顯高于無牙根吸收組來源的PDLCs，提示正畸治療中患者牙根吸收的程度與該患者PDLCs在壓應(yīng)力作用下產(chǎn)生RANKL的能力強弱有關(guān)。
筆者洶。對建立的人牙周膜組織模型施加靜壓應(yīng)力，當(dāng)壓應(yīng)力值>25 g/em2時，RANKL、COX-2，以及一系列破骨生成誘導(dǎo)因子，如胛HrP、IL-8、IL一11、 FGF-2表達(dá)上調(diào)，且得到體內(nèi)實驗的進一步印證。
4牙周膜干細(xì)胞生物力學(xué)
2004年，有學(xué)者首次用單克隆培養(yǎng)法從人牙周膜中分離出成牙骨質(zhì)細(xì)胞前體細(xì)胞，將其稱為牙周膜干細(xì)胞(periodontal ligament stem ceUs，PDLSCs)。隨著我國逐漸進入老齡化社會，牙周病的防治問題顯得尤為突出。近年來干細(xì)胞的研究為牙周組織的再生、重建開辟了廣闊的前景。PDLSCs以其組織來源和分化性能的優(yōu)勢在牙周再生研究中得到越來越多的關(guān)注。行使咀嚼、吞咽、言語等各項功能時，以及在正畸治療中，牙周膜均受到不同類型、大小、時長的應(yīng)力刺激，故應(yīng)力刺激無疑是影響PDLSCs功能的一種非常重要的微環(huán)境因素。然而，目前對于 PDLSCs的生物力學(xué)相關(guān)研究，包括其力學(xué)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路、應(yīng)力敏感基因、應(yīng)力誘導(dǎo)分化等各方面的研究幾乎還處于真空地帶，存在廣闊、誘人的探索空間。綜上所述，在OTM和牙周修復(fù)重建的各階段，不同的應(yīng)力刺激導(dǎo)致了“細(xì)胞一細(xì)胞”及“細(xì)胞一基質(zhì)”交互反應(yīng)。這些反應(yīng)決定了牙周改建的結(jié)局。目前的研究趨勢是弄清以上現(xiàn)象背后的細(xì)胞分子機制，擴大對控制骨和牙周膜改建的基因和轉(zhuǎn)錄因子的認(rèn)識。關(guān)于OTM生物力學(xué)反應(yīng)的理論可以幫助我們認(rèn)清有效的臨床方法，識別并摒棄有害的力學(xué)療法(mechanotherapy)。未來的正畸和牙周修復(fù)重建治療也會因此越來越科學(xué)合理，越來越有利于患者。——論文作者：趙志河，李宇
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