李靜雅 稅鈺森 郭永文

1.口腔疾病研究國家重點實驗室 國家口腔疾病臨床醫(yī)學研究中心四川大學華西口腔醫(yī)學院 成都 610041；2.口腔疾病研究國家重點實驗室 國家口腔疾病臨床醫(yī)學研究中心四川大學華西口腔醫(yī)院正畸科 成都 610041

正畸牙齒移動（orthodontic tooth movement，OTM）發(fā)生的組織學基礎是正畸力作用下牙周膜壓力側牙槽骨的骨吸收和張力側的骨沉積。正畸力經(jīng)牙周膜傳遞至牙槽骨，因而牙周膜在OTM過程中起到了至關重要的橋梁作用。牙周膜牙周韌帶是一種介于牙骨質(zhì)和牙槽骨之間的不同形式的骨膜[1]，在體內(nèi)可以不斷的承受來自外界的咬合力、正畸力等機械應力刺激。因此，牙周膜細胞（periodontal ligament cells，PDLCs）作為機械力的感受器和直接效應器，在正畸治療期間可將外界力學信號轉(zhuǎn)化為胞內(nèi)生物化學變化，引起牙周組織改建，實現(xiàn)錯位牙的定向移動。 在這個過程中，成骨細胞不僅是新骨合成的基礎，還參與了破骨細胞的活化和成熟[2]。機械力刺激作用于牙周組織后被轉(zhuǎn)化為牽張力等不同力學信號，牙周膜細胞作為應力敏感細胞，以整合素-骨架細胞、離子通道等途徑接受并轉(zhuǎn)導為初級信號，再通過刺激產(chǎn)生的不同信號轉(zhuǎn)導通路的激活或通路之間交叉對話途徑將初級信號轉(zhuǎn)化為如MAPK、Wnt/βcatenin、轉(zhuǎn)化生長因子-β（transforming growth factor-β，TGF-β）、Hippo等下游信號，分泌成骨相關標志物核心結合因子α1（core binding factor alpha 1，Cbfa1）、堿性磷酸酶（alkaline phosphatase，ALP）、膠原蛋白Ⅰ（collagen，COL Ⅰ）、骨橋蛋白（osteopontin，OPN）、骨鈣素（osteocalcin，OCN）、骨涎蛋白（Bone sialoprotein，BSP）、骨形態(tài)發(fā)生蛋白-2（bone morphogenetic protein-2，BMP-2）等成骨細胞標志物，分化成骨，最終達到骨形成、骨吸收、骨改建的平衡，實現(xiàn)矯治力引導下的牙齒定向移動。

有關機械應力對牙周組織生物學效應的研究一直受到學者們的廣泛關注，采用了各種體外加力裝置模擬體內(nèi)的受力狀態(tài)，其中最為廣泛模擬的機械應力之一便是循環(huán)牽張應力（cyclic tensile stress，CTS）。研究者多通過施加大小為10%～12%，頻率為0.5 Hz、并給予一定時長的基底形變加力刺激hPDLCs，探究成骨標記基因的水平和成骨分化相關蛋白的表達情況。然而，以往對于hPDLCs力學信號轉(zhuǎn)導過程的研究多集中于機械應力刺激后胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導或細胞應答產(chǎn)物的表達變化上，而在hPDLCs對機械刺激的胞外感應-信號轉(zhuǎn)導-細胞分化的整體過程研究、信號級聯(lián)反應調(diào)控成骨分化的探討存在不足。因此，本文將回顧hPDLCs如何響應CTS刺激，著重于力學信號感應-信號轉(zhuǎn)導-成骨分化過程的整體研究進展，為臨床實施有效正畸牙齒移動、提高正畸效率提供理論基礎，為正畸牙移動相關機制研究提供參考。

1 hPDLCs對CTS的初級感應

CTS信號的機械轉(zhuǎn)導首要步驟是對機械刺激的反應。機械信號通過整合素、細胞骨架、離子通道細胞元件傳遞至細胞質(zhì)膜、肌動蛋白皮質(zhì)網(wǎng)頂端結構，隨后發(fā)生信號轉(zhuǎn)導或被傳送到細胞內(nèi)引起一系列生物反應。

1.1 整合素

整合素是廣泛分布在細胞表面的異源二聚體受體，在細胞外基質(zhì)（extracellular matrix，ECM）和細胞內(nèi)肌動蛋白細胞骨架之間參與“outside-in”和“inside-out”雙向途徑的信號轉(zhuǎn)導，調(diào)節(jié)細胞生長、分化、凋亡等多種細胞行為[3-4]。胞外基質(zhì)結合蛋白作為整合素配體引發(fā)受體聚集，通過銜接蛋白啟動細胞信號通路，激活胞外至胞內(nèi)的信號途徑。細胞對CTS等機械刺激的初級感應表現(xiàn)為黏著斑激酶（focal adhesion kinase，F(xiàn)AK）和富含脯氨酸的酪氨酸激酶與整合素胞質(zhì)末端相互結合組成整合素相關信號復合體，并與細胞骨架緊密連接引起其結構改變[5]。在外界應力的刺激下，整合素活化引起酪氨酸磷酸化，使得MAPK、RhoA、Ras等介導整合素通路下游信號的核心信號蛋白與復合體結合，從而誘導細胞生長、蛋白合成等應答反應[4]。

其中，F(xiàn)AK作為關鍵蛋白參與整合素信號轉(zhuǎn)導途徑。FAK的N端與整合素β亞單位的胞內(nèi)區(qū)結合，C端與整合素β胞漿尾端相互作用[5]，激活新生的黏著斑，促進與其他信號分子的連接，引發(fā)其他細胞骨架蛋白和信號蛋白的酪氨酸磷酸化。P130cas作為FAK的下游效應分子[6]，在拉伸力作用下活性增強，作用非催化型酪氨酸激酶受體蛋白活化細胞外信號調(diào)節(jié)激酶（Ras-ERK）通路，實現(xiàn)力-化學信號偶聯(lián)。

1.2 細胞骨架

細胞骨架（cytoskeleton，CSK）受到應力刺激后，會發(fā)生復雜的形態(tài)及生化改變，細胞因子等可以在細胞骨架的調(diào)節(jié)下釋放，引發(fā)機械信號向胞內(nèi)傳導。各種肌動蛋白網(wǎng)絡為細胞提供機械支持，并提供通過細胞質(zhì)的運輸途徑以幫助信號傳導。其中，纖維肌動蛋白（F-actin）構成微絲的主要成分，其結構重排、聚合和解聚的動態(tài)變化可反映細胞的生理功能狀態(tài)。微絲末端或側方臨近細胞膜，其運動變化可使細胞膜呈現(xiàn)特殊形態(tài)，是機械力刺激胞內(nèi)信號傳導的重要渠道。Wang等[7]研究發(fā)現(xiàn)，CTS可誘導hPDLCs表達F-actin，Girdin蛋白上調(diào)。Girdin的表達可直接有助于肌動蛋白細胞骨架的重塑。細胞骨架蛋白Talin蛋白可與整合素B亞基胞內(nèi)區(qū)域粘連，同時與肌動蛋白細胞骨架相連，調(diào)節(jié)整合素功能，并作為肌動蛋白和FAK的重要結合位點而介導力學信號的轉(zhuǎn)導[8]。

1.3 離子通道

細胞可通過機械敏感離子通道的激活感知和響應外力的作用[9]。OTM過程中CTS以高振幅鈣瞬變和周期性、低振幅震蕩的形式施加于ECM及整合素后，刺激牽張激活（stretch-activated，SA）的離子通道打開導致Ca2+內(nèi)流。在成骨細胞中已證實牽張力作用下通過Ser/Thr激酶通路或FAK和PYK2磷酸化激活ATP-依賴的SA通道，并認為是成骨細胞MAPK級聯(lián)激活的遠端上游物質(zhì)[10]。細胞內(nèi)Ca2+濃度增加可促進多種生物因子生成，并作為第二信使在CTS的即刻早期基因表達中起重要作用。

2 基質(zhì)金屬蛋白和CTS的機械信號轉(zhuǎn)換

OTM過程中hPDLCs不斷受到CTS等機械刺激，而CTS必須由生物力學信號轉(zhuǎn)化為生化信號才能誘導細胞應答?；|(zhì)金屬蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMP）參與牙周膜組織細胞外基質(zhì)代謝，通過降解細胞外基質(zhì)發(fā)揮作用，參與正畸力所致的牙周改建[11]，在OTM的組織改建過程、組織形態(tài)發(fā)生和組織修復中起到核心作用。Apajalahti等[12]測定OTM的牙周改建初期齦溝液MMP-1、MMP-8表達增強。研究發(fā)現(xiàn)，在鈣離子信號作用下實現(xiàn)力學信號傳至胞內(nèi)通過力-化學信號轉(zhuǎn)換，使蛋白酶合成分泌改變，hPDLSCs的MMP-10、MMP-13表達增高。且MMP-13的活性可影響MMP和MMPs組織抑制物（tissue inhibitor of matrix metalloproteinase，TIMPs）的平衡[13]，而TIMPs對MMPs有特異性的抑制作用，可保護細胞外基質(zhì)不被降解和重塑。因此MMP/TIMP的改變可影響hPDLC細胞外基質(zhì)成分的降解，暴露細胞表面可調(diào)節(jié)細胞生物活動的隱蔽位點，釋放基質(zhì)內(nèi)潛在的生長因子，參與hPDLCs的骨形成與骨重建。Tantilertanant等[14]依照先前實驗證實CTS可使hPDLCs分泌白細胞介素（interleukin，IL）-1和IL-6，并以自分泌或旁分泌的形式影響MMP-1、MMP-3等合成，抑制TIMPs。CTS可以通過調(diào)節(jié)MMPs和TIMP的表達，實現(xiàn)機械-生物信號轉(zhuǎn)導。

3 CTS激活的hPDLCs胞內(nèi)信號通路

機械力刺激作用于牙周組織后，hPDLCs以整合素-骨架細胞、離子通道等途徑接受并轉(zhuǎn)導為初級信號，再通過對機械力刺激產(chǎn)生的不同信號轉(zhuǎn)導通路將初級信號轉(zhuǎn)化為下游信號。目前已發(fā)現(xiàn)多種信號通路參與其中，如MAPK、Wnt/βcatenin、TGF-β、Hippo等信號通路。這些通路共同參與成骨分化的調(diào)節(jié)，其中Runt相關轉(zhuǎn)錄因子2（runt-related transcription factor 2，Runx2）和激活蛋白-1（activator protein-1，AP-1）是成骨分化過程中重要的轉(zhuǎn)錄因子。它們的活性可以通過上述信號通路增加。

3.1 MAPK信號轉(zhuǎn)導通路及其相關通路

3.1.1 MAPK通路 絲裂原活化蛋白激酶（mitogenactivated protein kinase，MAPK）屬于絲氨酸/蘇氨酸（Ser/Thr）激酶，可介導多種刺激的反應，發(fā)揮廣泛的組織特異性功能[15]。MAPK通路包括細胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶（extracellular regulated protein kinases，ERK）轉(zhuǎn)導通路、c-Jun氨基末端激酶/應激活化蛋白激酶轉(zhuǎn)導通路、p38MAPK通路。

Cbfa1即Runx2，屬Runx家族，是調(diào)控成骨細胞特異性基因的主控基因，在誘導成骨細胞分化的級聯(lián)效應中發(fā)揮信號作用。細胞外受體信號通過PKC-Src信號或整合素-FAK激活ERK1/2通路后誘導Runx2核激活[15-16]。Runx2的基因啟動子區(qū)域OSE2序列是Runx2蛋白的功能結合位點，與許多Runx2下游靶標OCN、OPN、COL I等基因啟動子序列類似，故Runx2被認為是整合各種信號影響分化的交匯點。因此，Runx2能直接刺激細胞成骨分化，促進成骨前體細胞合成和礦化相關蛋白的轉(zhuǎn)錄。Ren等[17]進一步發(fā)現(xiàn)是磷酸化的Runx2并非Runx2作為ERK1/2途徑的下游因子，促進hPDLCs的成骨細胞分化。

在MAPK信號中，ERK1/2是各種機械傳感器激活反應最顯著的激酶，已被證實參與了牙根形成和再生過程中細胞的增殖和分化[18]。Li等[19]驗證了CTS可通過活化ERK/Elk1通路參與牙周膜細胞的成骨分化。研究證實，CST可呈時間依賴性促進hPDLCs力生長因子（mechano-growth factor，MGF）的表達，MGF可通過激活MEK/ERK1/2信號通路參與成骨分化。Liu等[20]指出CTS的機械刺激可提高hPDLSCs中半胱氨酸-g-裂解酶（CSE）的mRNA表達，hPDLSCs中CSE產(chǎn)生H2S激活p38和ERK通路并上調(diào)Runx2、ALP和OCN的表達，促進成骨分化。

除此之外，在OTM過程中，牙周膜受擠壓而緊縮，牙周間隙變窄，血管受壓，膠原纖維和基質(zhì)也出現(xiàn)降解吸收從而導致牙周組織缺血，氧分壓下降，局部形成一個低氧的微環(huán)境。有研究表明局部缺氧的微環(huán)境是骨改建啟動的重要因素之一[21]。Li等[22]對hPDLCs給予2% O2的缺氧處理24 h后施加CTS發(fā)現(xiàn)，缺氧誘導因子-1α（hypoxia inducible factor-1，HIF-1α）、OPN、Runx2和Osterix表達都有顯著上調(diào)，通過MAPK通路增強hPDLSCs的增殖及分化能力。

3.1.2 Rho/ROCK信號轉(zhuǎn)導 Rho/ROCK途徑已被證明對機械轉(zhuǎn)導至關重要，可協(xié)同影響機械轉(zhuǎn)導過程中的早期事件，調(diào)節(jié)多種下游信號[23]，依賴Rho/ROCK的細胞骨架重組存在于各種應力刺激下的細胞和組織中。Kletsas等[24]指出ROCK位于MAPKs的上游，在CTS誘導的PDLCs中結合了MAPK級聯(lián)的激活控制機械轉(zhuǎn)導早期分子。然而衰老的hPDLFs中ALP的表達明顯降低[25]，表明細胞衰老會減弱CTS誘導下的hPDLFs激活MAPK通路發(fā)生成骨分化的能力。除此之外，ROCK的失活可致應力纖維和黏著斑的功能喪失[26]。

3.1.3 c-Fos信號通路 c-Fos被認為在牙周膜成纖維細胞的增殖和分化中起作用。成骨細胞分化關鍵轉(zhuǎn)錄因子AP-1是由Fos和Jun亞蛋白家族成員組成的二聚體轉(zhuǎn)錄因子，是細胞對外界刺激的早期反應的關鍵調(diào)節(jié)因子。在CTS下MAPK作為上游調(diào)節(jié)因子上調(diào)早期基因c-Fos和c-Jun的表達。但在施力6 h后，MAPK的激活狀態(tài)及基因表達恢復到基礎水平[27]。PDLFs通過ERK誘導c-Fos合成刺激AP-1的活性，通過JNK磷酸化c-Jun蛋白的激活結構域提高AP-1的活性，增加COLⅠ表達[2,28]。但值得注意的是，F(xiàn)ranceschi等[29]提出p38激酶可將機械信號轉(zhuǎn)導到細胞核中使c-Fos和c-Jun上調(diào)，但不受AP-1和COLⅠ的表達影響。這提示CTS可激活p38相關的成骨細胞分化，但其下調(diào)機制獨立于ERK1/2成骨分化機制。

Yamaguchi等[30]指出負荷刺激可誘導成骨細胞生物合成活性，其中c-Fos基因表達呈雙相模式，即在機械刺激后30 min上調(diào)，24 h下調(diào)。這種雙相模式可能反映了骨細胞反應的發(fā)育階段，早期表達與增殖活性有關，后來表達增強與分化程度更高的表型相關。這可能由于牙周膜成纖維細胞并不是同質(zhì)的，可能由不同的亞群組成，具有獨特的表型和不同的功能，因而造成了相關結果的差異性表現(xiàn)[31]。

3.1.4 PTH1R信號通路 甲狀旁腺激素相關蛋白（parathyroid hormone-related protein，PTHrP）是一種局部因子，通過與其受體甲狀旁腺激素Ⅰ型受體（parathyroid hormone type 1 receptor，PTH1R）相互作用，介導骨骼發(fā)育等[32-33]。因PTHrP-PTH1R系統(tǒng)的異常會影響牙齒萌出和牙根形成，因此PTH1R在牙根發(fā)育和牙周膜組織的機械反應性中起重要作用。Li等[32]實驗發(fā)現(xiàn)CTS可呈時間依賴性使PTH1R以及Runx2、Osterix、Col Ⅰ和OPN表達增加。PTH1R信號通路在CTS誘導成牙骨質(zhì)細胞分化過程中起調(diào)控作用，且ERK1/2主要作為下游細胞內(nèi)信號分子參與。

3.2 Wnt信號轉(zhuǎn)導通路及其相關通路

3.2.1 Wnt/β-catenin信號通路 Wnt信號已被證實參與細胞增殖和骨礦化[34]，對于PDLC環(huán)境穩(wěn)態(tài)和對損傷的反應至關重要。Wnt信號轉(zhuǎn)導途徑是由配體蛋白Wnt和膜蛋白受體結合激發(fā)的一組多下游通道的信號轉(zhuǎn)導途徑。典型的Wnt/β-catenin信號通路，可激活核內(nèi)靶基因的表達[35]。表現(xiàn)為無Wnts信號時，β-catenin在胞漿和胞核內(nèi)均維持低濃度水平。機械負荷可刺激脫磷酸的β-catenin在細胞質(zhì)中的短暫累積及細胞核的轉(zhuǎn)運[34]。當Wnt信號啟動時，Wnts與Frizzled特異性結合活化蛋白Dsh，后通過G蛋白耦聯(lián)受體抑制細胞內(nèi)GSK-3β對β-catenin的降解活性，β-catenin在胞質(zhì)內(nèi)逐漸累積進入細胞核內(nèi)，并與TCF/LEF-1轉(zhuǎn)錄因子共同作用激活和調(diào)控Runx2等靶基因的轉(zhuǎn)錄[35-36]。

有學者以β-catenin為靶點上調(diào)或下調(diào)其表達，發(fā)現(xiàn)在外源性CTS下，ALP的活性在加力0～12 h時段明顯增強，BMP-2、Runx2的表達也發(fā)生上調(diào)，證實了Wnt/β-catenin信號通路參與了PDLSCs早期的應力條件下成骨。Chang等[37]研究了miR-195-5p在CTS刺激下原代hPDLCs的差異表達，可通過介入Wnt通路抑制hPDLCs骨形成。其中WNT家族成員3A（Wnt3A）、成纖維細胞生長因子2（fibroblast growth factor2，F(xiàn)GF2）和骨形態(tài)發(fā)生蛋白受體1A（bone morphogenetic protein receptor 1A，BMPR1A）是miR-195-5p的直接靶標，三者作為成骨活性和穩(wěn)定性的關鍵因子，發(fā)現(xiàn)可被miR-195-5P的過表達顯著抑制，阻礙PDLCs的骨分化。

而Yu等[38]研究得出CTS增加hPDLCs成骨潛能的特征是抑制了典型的Wnt途徑，并發(fā)現(xiàn)尼古丁與CTS聯(lián)合應用于hPDLCs條件下，前者通過與α7煙堿型乙酰膽堿受體結合，信號傳導使抑制狀態(tài)的β-catenin被激活，激活了Wnt途徑，阻止了CTS誘導hPDLCs成骨潛能的增強。Xu等[34]發(fā)現(xiàn)超負荷刺激PDLC后Wnt應答反應立即增強，并且提高有絲分裂活性。隨著時間的推移，Wnt應答反應數(shù)量減少并趨于穩(wěn)定。由此可推測Wnt信號通路在應力刺激早期可促進PDLSCs的增殖，后期則維持干細胞活性，抑制其分化。對此出現(xiàn)的矛盾結論，De Boer等[39]指出對于人骨髓間充質(zhì)干細胞，典型的Wnt信號通路既有骨誘導作用，又有骨抑制作用，這取決于信號傳遞的程度。同作為間充質(zhì)干細胞，hPDLCs在應力刺激下Wnt信號通路出現(xiàn)的不同應答反應仍需進一步深入探究。

3.2.2 KLF5-FGF信號通路 鋅指蛋白轉(zhuǎn)錄因子5又稱Krupple樣因子5（Kruppel-like factor 5，KLF5），在牙發(fā)育過程中存在著時空特異性表達[40]，表現(xiàn)為在小鼠牙發(fā)育過程KLF5可介導成牙本質(zhì)分化，過表達KLF5可促進小鼠牙乳頭細胞的礦化[41-42]。作為KLF5的下游靶基因[43]，成纖維細胞生長因子結合蛋白（fibroblast growth factor binding protein，F(xiàn)GF-BP）可促進FGF2的表達，后者能夠上調(diào)Runx2的表達。同時過表達FGF2能夠促進β-catenin的核累積，激活Wnt/β-catenin信號通路[44]。因此KLF5可通過影響FGF2-Wnt/β-catenin信號通路參與牙周組織的骨重建。研究證實，CTS可呈時間依賴性誘導hPDLCs中KLF5 mRNA和蛋白表達，且FGF2、P-GSK-3β（ser 9）、β-catenin蛋白均表達上調(diào)。過表達FGF2可以部分逆轉(zhuǎn)沉默KLF5對其的抑制效應。因此KLF5可通過FGF2-GSK-3β/βcatenin信號通路調(diào)控人牙周膜細胞的成骨分化，KLF5-FGF信號通路與Wnt/β-catenin信號通路在此過程中存在交互作用。

3.3 TGF-β/BMP信號轉(zhuǎn)導通路

TGF-β/BMP信號通路參與骨組織的發(fā)生、發(fā)育和成熟。轉(zhuǎn)化生長因子β受體1（transforming growth factor beta receptor，TGFbR1）編碼的跨膜蛋白與其他受體形成異源二聚體，與TGF-β結合，介導與細胞增殖相關的下游基因的轉(zhuǎn)錄[45]。其中，TGF-β細胞因子超家族的細胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導分子之一Smads7可對TGF-β信號轉(zhuǎn)導起抑制作用。同時Smad7作為TGF-β的下游基因[46]，TGF-β在啟動信號傳導早期上調(diào)可抑制因子Smad7的表達，因此形成了TGF-β信號轉(zhuǎn)導的負反饋調(diào)節(jié)環(huán)路，保證TGF-β對細胞分化的精細調(diào)控。CTS等機械力作用可使TGFbR1表達下降、Smad7的表達升高，抑制TGF-β信號通路傳導，參與牙周組織骨改建的精確調(diào)控。另外，De Crescenzo等[45]證實，胰島素樣生長因子-1（insulin-like growth factor 1，IGF-1）參與TGF-β/BMP通路的調(diào)控。IGF可在骨吸收時大量增加發(fā)揮骨吸收和骨形成的偶聯(lián)作用，對骨形成有很強的促進作用，提示機械作用牙周膜細胞后可能通過IGF-1基因的高表達調(diào)控促成骨效應的基因表達而調(diào)控牙周組織的改建。

有趣的是，有學者發(fā)現(xiàn)TGF-β/BMP-2-Smads復合物通過識別Runx2羧基端Smad結合區(qū)域/核基質(zhì)轉(zhuǎn)導信號結合位點區(qū)域起作用，激活Runx2誘導COL I、OCN、BSP的表達。另外，TGF-β刺激成骨細胞可顯著表達Runx2，并誘導MMP-13基因的表達，說明MMP-13是TGF-β/Runx2在成骨細胞和軟骨細胞中的靶物質(zhì)[47]。

3.4 Hippo信號通路

Hippo信號通路是一條高度保守的信號轉(zhuǎn)導通路，在胚胎發(fā)育、干細胞自我更新和組織再生中起著關鍵的調(diào)節(jié)作用。Hippo通路已被證實對細胞外界刺激的高度敏感性，并且其下游效應因子YAP、TAZ在機械化學信號轉(zhuǎn)導過程中起著決定性作用[48]。當Hippo信號通路被激活時，YAP/TAZ被磷酸化并結合到細胞質(zhì)，然后通過泛素化降解。當通路沉默時，YAP/TAZ保持活躍，并轉(zhuǎn)移到細胞核中發(fā)揮轉(zhuǎn)錄共激活因子的功能。Yang等[49]研究證實了CTS引起的細胞骨架重塑可誘導Hippo信號通路激活，顯著刺激TAZ的細胞核積累及其與Runx2的結合，參與hPDLCs的成骨分化[50]。Sun等[51]研究發(fā)現(xiàn)YAP和TAZ蛋白通過不同機制參與了機械刺激的應答，其中包括Hippo-YAP途徑和Hippo-TAZ-Runx2途徑。前者猜測與細胞增殖和凋亡相關，后者中Runx2作為僅TAZ的下游因子參與OTM過程中的骨組織改建。除此之外，ROCK介導的TAZ可促進CTS誘導的hPDLCs成骨作用，以及調(diào)低TAZ會抵消CTS誘導的成骨分化和Wnt相關蛋白表達[28]，間接說明TAZ可能參與調(diào)控Wnt信號相關基因的表達，但不能確定其是否是作為上游元件參與Wnt通路的成骨過程。

3.5 SMO/PTCH-Hh-GLI信號通路

Steinert等[52]已證實，Hedgehog（Hh）信號通路在牙胚發(fā)育過程中介導了牙胚發(fā)育早期上皮與間充質(zhì)之間、上皮與上皮之間的信號轉(zhuǎn)導。Hh通路通過兩個跨膜蛋白Patched（PTCH）和Smoothened（SMO）介導，在無Hh情況下，PTCH與SMO結合，抑制其活性。但當存在Hh時，便與PTCH解除，激活的SMO可活化轉(zhuǎn)錄因子，激活Hh靶基因的表達，信號傳導和靶基因的轉(zhuǎn)錄功能[53]。研究表明，過表達SMO與正常SMO的PDLSCs在應力加載12 h后ALP、Runx2的表達量均最為明顯，隨后其表達量出現(xiàn)下降。說明Hh信號通路對成骨分化的作用早期表現(xiàn)為促進，晚期表現(xiàn)為抑制。這對后續(xù)實驗、臨床治療加力時間點的選擇具有一定的指導意義。

3.6 PERK/eIF2α/ATF4信號通路

蛋白激酶R樣內(nèi)質(zhì)網(wǎng)激酶（protein kinase R-like ER kinase，PERK）是位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)的Ⅰ型跨膜蛋白，其主要功能是感受內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的應激信號（endoplasmic reticulum stress，ERS）。當內(nèi)質(zhì)網(wǎng)受到機械外力等應激時，早期階段PERK即被激活，導致真核細胞起始因子2α（eukaryotic initiation factor 2α，eIF2α）磷酸化，具有選擇性優(yōu)勢的轉(zhuǎn)錄激活因子4（activating transcription factor 4，ATF4）翻譯增加。ATF4作為PERK下游的因子參與調(diào)控成骨相關基因的表達[54]。Yang等[55]研究發(fā)現(xiàn)CTS誘導hPDLCs發(fā)生ERS，PERK的過表達增加eIF2α的磷酸化和ATF4的表達，誘導直接靶標BSP、OCN的上調(diào)，證實了ERS介導的PERK/eIF2α/ATF4信號通路參與了CTS作用下PDLCs的成骨細胞分化。

3.7 Notch1信號通路

Notch1信號通路是一種進化上高度保守的細胞間信號通路，激活Notch1信號通路可促進人骨髓間充質(zhì)干細胞的增殖，維持干細胞特性，抑制其成骨分化[56]。Notch1跨膜受體與位于另一細胞膜表面人重組Jagged1蛋白配體蛋白結合，通過γ外分泌酶剪切釋放Notch1通路關鍵蛋白激活Notch1通路，實現(xiàn)對細胞分化、增殖與遷移的調(diào)控作用。有學者通過CTS作用于PDLSCs條件下抑制Notch1信號通路，發(fā)現(xiàn)早期成骨標志ALP和BMP-2的表達量隨加力時間的增加呈明顯遞增趨勢，證明Notch1信號通路在PDLSCs分化起始階段抑制其成骨分化，維持分化功能。

4 結論

PDLCs作為機械力的感受器和直接效應器，在正畸治療中可將矯治力學信號轉(zhuǎn)化為細胞內(nèi)的生物化學信號，引起牙周組織改建，實現(xiàn)錯位牙的定向移動。了解PDLSCs如何將CTS力學信號轉(zhuǎn)換為生物-化學信號并成骨分化的分子機制，有利于我們在臨床正畸治療中通過優(yōu)化機械力的頻率、強度等，為正畸臨床中高效健康的牙移動提供理論支持?，F(xiàn)有研究表明，當機械力刺激作用于細胞，由整合素-細胞骨架-離子通道感應接受并轉(zhuǎn)導為初級化學信號，再通過激活相應信號轉(zhuǎn)導通路或通路之間交叉對話途徑將初級化學信號進一步轉(zhuǎn)化為下游信號，調(diào)控hPDLCs基因表達及蛋白合成進而調(diào)控其成骨分化過程，促進骨改建。盡管已有不少學者研究了CTS對hPDLCs成骨分化的作用，但這個過程極為復雜且精密，其中的具體機制仍未闡明，機械應力刺激下牙周組織骨重塑過程中各環(huán)節(jié)及各信號通路參與調(diào)控的分子機制以及相互關系仍需進一步研究。