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犬恒牙牙根发育过程中相关调控基因表达和细胞凋亡的研究

轩昆  
【摘要】: 牙根发育是牙齿发育后期的重要阶段。牙根发育主要受上皮组织与间充质 组织间有序的相互作用的调控,目前有关此调控的分子机制尚未十分明确,但 可以肯定的是一些生物分子(如生长因子、转录因子、凋亡因子、细胞外基质蛋 白和细胞膜表面成分等)在时限、空间、活性强度等方面协调作用决定其进程。 由于恒牙牙根发育主要是后天性的,其发育过程有其独自的特点。同源异形盒 基因的MSX-1/-2是一类特殊的转录因子,对调控胚胎发育中许多组织器官的形 态发育模式有重要的生理意义。骨形成蛋白BMP-3/-4/-7在牙齿发育过程中既 是生长因子又是生物信号分子。在口腔发育生物学方面,目前已经证实细胞凋 亡在个体的胚胎发育、组织分化及维持机体的内环境稳定中起着重要作用。但 有关牙根发育的分子调控及细胞凋亡生理作用的研究国内外未见报道,为此在 本研究中我们选择处于恒牙牙根发育时期的犬为研究对象,利用原位杂交技术 和TUNEL法观察同源异形盒基因的MSX-1/-2,骨形成蛋白BMP-3/-4/-7在牙根 不同发育阶段犬年轻恒牙牙髓、牙周组织、牙槽骨、牙囊组织中的生理时空表 达变化,以及处于不同牙髓状态下上述组织中细胞凋亡的发生,初步探讨 MSX-1/-2及BMP-3/-4/-7在正常年轻恒牙牙根发育过程中的生理调控作用;及 在牙髓炎症状态和治疗状态下年轻恒牙牙根发育过程中细胞凋亡的生理意义。 希望能够以此为牙根生理性发育调控机制的诠释和根尖诱导成形术实施提供新 的的实验依据。主要研究内容及结果如下: 1. 犬恒牙牙根发育过程中相关调控基因表达的研究 本研究采用原位杂交检测技术,观察MSX-1/-2及骨形成蛋白BMP-3/-4/-7 在正常年轻恒牙牙根发育过程中的时空表达,初步探讨其在牙根发育中的生理 意义。结果表明: 1.1 MSX1在根方牙乳头、成牙本质细胞、成牙骨质细胞、牙囊组织细胞、 牙周膜及牙槽骨组织中有阳性表达。提示转录因子MSX1不仅调控根区成牙本质 第四军医大学硕士学位论文 细胞的分化,而且参与调控上皮根鞘细胞与牙囊细胞相互作用和牙槽骨的塑形 改建。 1.2 MSXZ在牙根发育早期上皮隔内侧附近的牙乳头细胞及上皮根鞘细胞 有表达,提示其参与牙根发育的启动信号调控和调控牙源性间充质细胞的凝聚、 分化;在牙根发育中、后期复层结构的成牙本质细胞层及上皮根鞘有阳性信号, 推测其启动多余的成牙本质细胞、前成牙本质细胞、牙乳头细胞和上皮根鞘细 胞的程序性死亡;此外在成牙骨质细胞、牙槽骨组织中也有表达,提示MSXZ 可促进牙骨质形成和牙槽骨塑形。 1.3犬恒牙牙冠基本发育完成后,作为牙根发育“生发中心” 的颈环处 上皮根鞘细胞仅有BMP-7阳性信号,故可推测BMP-7是牙根发育的启动信号分 子,另外在牙根发育中期还在分泌期的成牙骨质细胞和成牙本质细胞中表达, 可认为BMP-7促进牙骨质和牙本质基质的分泌;BMP-3阳性信号在牙根发育早 期位于包绕恒牙胚的牙囊组织中,之后其转移到无细胞性牙骨质表面的成牙骨 质细胞和牙周膜细胞中,提示BMP-3可诱导牙囊细胞分化为成牙骨质细胞和牙 周组织细胞;BMP-4阳性信号发育早期主要位于成牙本质细胞、前成牙本质细 胞、颈环上皮隔内侧的牙乳头细胞、根周牙槽骨组织的成骨细胞,提示BMP-4 可诱导牙乳头细胞分化为成牙本质细胞,对分泌期的成牙本质细胞有引导形成 牙本质基质的作用,此外通过诱导成骨细胞的分化促进牙槽骨的发育,而在牙 根发育后期根尖1/3细胞性牙骨质表面的成牙骨质细胞也有较弱BMP-4阳性表 达信号,故可推测形成细胞性牙骨质表面的成牙骨质细胞来源于骨源性前体细 胞,而洲P-4是诱导剂。 2.犬恒牙牙根发育过程中的细胞凋亡研究 本研究采用TUNEL标记法,观察牙根发育过程中生理、病理以及治疗条件 下的犬恒牙牙根各组织中凋亡细胞的分布情况,探讨细胞凋亡在牙根发育过程 中的意义。 + 第四军医大学硕士学位论文 2.1正常牙髓状态下,包裹恒牙胚的牙槽骨组织表面大量发生了细胞凋亡, 提示在牙槽骨改建及塑形的过程中牙槽骨内的细胞成分包括骨细胞、成骨细胞 以及丧失功能的破骨细胞通过细胞凋亡途径而被机体清除掉。当牙本质形成到 一定程度后,机体通过细胞凋亡途径控制分泌期的成牙本质细胞、牙乳头细胞 的数量从而减慢牙本质基质的沉积速度。另外牙根开始发育后,上皮根鞘在牙 骨质表面发生破裂,而后逐渐移行到牙周组织中形成上皮剩余。而细胞凋亡在 其结构及附近组织中的存在,提示细胞凋亡在清除牙根发育的暂时性的生发中 心-上皮根鞘中有重要的生理意义,同时调节具有分化潜力的外胚


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