顱面骨發(fā)育包括膜內(nèi)成骨和軟骨內(nèi)成骨兩種方式，在遺傳和其它各種因素的協(xié)同作用下，一部分顱面骨骼發(fā)育的祖細胞發(fā)生凝聚并分化為成骨細胞，參與膜內(nèi)成骨；另一部分則分化為軟骨細胞，進行軟骨內(nèi)成骨

。顱神經(jīng)嵴細胞從神經(jīng)管遷移到顱骨的前部，通過膜內(nèi)成骨形成了顱骨、面部、下頜和上頜的前部，而中胚層來源的細胞通過軟骨內(nèi)成骨形成顱骨后部

。調(diào)控顱面生長的復(fù)雜分子機制導(dǎo)致脊椎動物頭顱大小和形態(tài)的差異，顱面骨骼的發(fā)育則受到各種信號轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白和生長因子相互作用的影響

。

轉(zhuǎn)化生長因子-β（transforming growth factor-β，TGF-β）包含TGF-β1、TGF-β2 及TGF-β3 三種亞型

。作為一種分泌型活性蛋白，TGF-β 在軟骨及骨形成中是必不可少的，任何影響TGF-β 信號的因素都可能導(dǎo)致頜骨發(fā)育異常

。此外，TGF-β 與顳下頜關(guān)節(jié)骨關(guān)節(jié)炎（temporomandibular joint os-teoarthritis，TMJ-OA）發(fā)生發(fā)展高度相關(guān)并可能成為特殊的治療靶點

。TGF-β 信號異常也和腭突融合障礙導(dǎo)致的腭裂有關(guān)

。

牙的發(fā)育是上皮和間充質(zhì)有序相互作用的復(fù)雜過程，包括牙胚的發(fā)生、組織的形成和牙齒萌出，牙胚由局部增生的牙板上皮及其下方的間充質(zhì)組成，在牙胚發(fā)育晚期，牙本質(zhì)、牙釉質(zhì)等牙齒組織開始有序形成

。TGF-β 幾乎參與牙發(fā)育的所有階段

。異常的TGF-β 信號直接導(dǎo)致早期牙胚發(fā)育障礙

。此外，TGF-β 基因敲除會阻礙成牙本質(zhì)細胞分化從而導(dǎo)致嚴重的牙本質(zhì)形成缺陷

。而TGF-β 在釉質(zhì)發(fā)育早期和成熟期都有著持續(xù)調(diào)控的作用

。

1 典型的TGF-β 信號

1978 年，De Larco 等分離出一種能使細胞表型發(fā)生轉(zhuǎn)化的細胞因子，并命名為“肉瘤生長因子”，1982 年，Anzano 等發(fā)現(xiàn)這種“肉瘤生長因子”是一種特殊活性蛋白，并首次將其命名為TGF-β

。TGF-β 有著典型且保守的信號通路，其細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)在配體、受體、Smad 以及轉(zhuǎn)錄水平等不同層面受到精細的調(diào)控

。典型的TGF-β 受體包括胞膜上的TGF-β I 型受體（type I TGF-β receptors，TβRI）和TGF-β Ⅱ型受體（type ⅡTGF-β receptors，TβRⅡ），TGF-β 首先與TβRⅡ形成同源二聚體并發(fā)生構(gòu)象調(diào)整，在招募到兩個單位的TβRI 后，TβRⅡ立即磷酸化TβRI 胞膜結(jié)構(gòu)域中的絲氨酸殘基從而激活TβRI，TβRI 接下來繼續(xù)磷酸化下游信號轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白Smad2 和Smad3

。這組Smad 蛋白稱為受體調(diào)節(jié)的Smads（receptor-regulated Smads，R-Smads），這些R-Smads 與 共 同 的 輔 助 型Smad 蛋 白（common Smad，Co-Smad）Smad4 形成三聚體復(fù)合物后入核調(diào)控各種基因表達，而Smad6 和Smad7 可以抑制R-Smads 的磷酸化，所以被稱為抑制性Smads（inhibi-tory Smads，I-Smads）

。

2 TGF-β 信號與牙發(fā)育異常

2.1 TGF-β 信號與牙本質(zhì)形成

牙本質(zhì)由間充質(zhì)細胞在牙發(fā)育中形成，TGF-β參與了牙發(fā)育中的上皮-間充質(zhì)相互作用并在不同階段有不同的表達模式

。早期研究發(fā)現(xiàn)，TGF-β1 主要通過調(diào)控成牙本質(zhì)細胞的終末分化從而影響牙本質(zhì)礦化

。作為典型TGF-β 信號的共激活因子，Smad4 依賴的TGF-β 信號通過調(diào)節(jié)前成釉細胞分泌copine-7 蛋白，而copine-7 通過上皮-間充質(zhì)相互作用介導(dǎo)成牙本質(zhì)細胞分化

。核因子I-C（nuclear factor I-C，NFI-C）是另一種促成牙本質(zhì)細胞增殖和分化的關(guān)鍵蛋白，而NFI-C 胞質(zhì)表達水平受TGF-β 典型信號通路的負調(diào)控

。Zhang 等

則發(fā)現(xiàn)TGF-β1 通過激活Smad3 信號抑制根尖牙乳頭干細胞的成牙本質(zhì)分化。研究表明，TGF-β1 促進了小鼠原代牙乳頭細胞中成牙本質(zhì)標志物上調(diào)，而在永生化小鼠牙乳頭細胞系中則起相反的作用，這種差異是由與Smad2 核易位有關(guān)的輸入蛋白-7 決定的

。這可能有助于解釋TGF-β 對不同細胞具有不同的成牙本質(zhì)分化潛能。

2.2 TGF-β 信號與牙釉質(zhì)形成

新近研究證實，TGF-β 除了調(diào)節(jié)腭突融合相關(guān)基因表達外

，各種與TGF-β 信號間接作用的小分子蛋白也影響腭的發(fā)育

。TGF-β3 誘導(dǎo)的MEE 細胞凋亡是腭突融合所必需的

，其下游信號分子Smad2 的過表達可增MEE 細胞凋亡從而拯救TGF-β3 缺失突變導(dǎo)致的小鼠腭裂

。小鼠胚胎腭間充質(zhì)（mouse embryonic palatal mesenchyme，MEPM）細胞對腭突發(fā)育也至關(guān)重要

。在全反式維甲酸誘導(dǎo)的小鼠腭裂中，Smad2 與長鏈非編碼RNA 母體表達基因3 的直接作用抑制了Smad2 信號傳導(dǎo)和MEPM 細胞增殖

。2，3，7，8-四氯二苯并二惡英誘導(dǎo)的TGF-β 啟動子甲基化也影響Smad信號傳導(dǎo)從而抑制MEPM 細胞增殖，最終導(dǎo)致腭裂的發(fā)生

。托吡酯則可以增加MEPM 細胞中TGF-β1 及Smad2 的表達，孕期使用托吡酯顯著增加新生兒患口頜裂的風(fēng)險

。

3 TGF-β 信號在頜骨、顳下頜關(guān)節(jié)發(fā)育及其相關(guān)疾病中的作用

3.1 TGF-β 配體異常與頜骨及顳下頜關(guān)節(jié)發(fā)育和疾病

在哺乳動物胚胎發(fā)育中，TβRI 和TβRⅡ?qū)堑男纬勺饔梅浅Ｖ匾?，早期條件性敲除TβRⅡ基因的小鼠牙槽骨量和骨礦物質(zhì)密度顯著降低

。小鼠神經(jīng)嵴細胞中TβRⅡ的條件性失活會導(dǎo)致嚴重的顱面骨形成缺陷，而神經(jīng)嵴細胞中TβRI 的缺失會導(dǎo)致牙發(fā)育遲滯、早期下頜骨形態(tài)缺陷和關(guān)鍵形態(tài)基因表達異常

。除了在顱面骨發(fā)育和形成中的作用，TGF-β 受體異常也影響相關(guān)疾病的發(fā)生發(fā)展。在糖尿病患者中，骨髓間充質(zhì)干細胞（bone marrow mesenchymal stem cells，BMSCs）的成骨分化和自噬水平降低，衰老表型增加，同時還檢測到了增強的TGF-β1 表達

。而在糖尿病動物模型中，抑制TβRⅡ信號傳導(dǎo)能增強BMSCs 的成骨分化和自噬、延緩BMSCs 的衰老并促進下頜骨缺損的愈合

。

CASS地形地藉成圖軟件是基于AutoCAD平臺技術(shù)的GIS前端數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于地形成圖、地藉成圖、工程測量應(yīng)用、空間數(shù)據(jù)建庫、市政監(jiān)管等領(lǐng)域[6]。自CASS9.0軟件推出以來，已經(jīng)成為用戶量最大、升級最快、服務(wù)最好的主流成圖系統(tǒng)。

相對河北省其他地市，承德市的水資源總量較為豐富，為34.8億m3，但人均水資源占有量僅933 m3，屬于重度缺水地區(qū)。承德市灤河流域自1999年以來持續(xù)干旱，降水量明顯減少，1999—2010年流域平均年降水量442.8mm，比 1956—2010年平均年降水量減少了14.5%，地表水資源量減少了55.2%。產(chǎn)水量減少的趨勢進一步加劇了水資源危機發(fā)生的頻次和程度，表現(xiàn)為：農(nóng)業(yè)干旱缺水，生活及工業(yè)用水?dāng)D占農(nóng)業(yè)用水和生態(tài)環(huán)境用水等。從現(xiàn)狀供需情況看，全市約有80%的地區(qū)缺水率在10%～20%，在平水年仍存在季節(jié)性缺水的現(xiàn)象，出現(xiàn)國民經(jīng)濟和生活用水?dāng)D占生態(tài)用水現(xiàn)象。

3.2 TGF-β 受體異常與頜骨及顳下頜關(guān)節(jié)發(fā)育和疾病

下頜骨生長和重塑除了在顳下頜關(guān)節(jié)髁狀突處發(fā)生軟骨內(nèi)成骨外，主要與膜內(nèi)成骨有關(guān)，而髁狀突纖維軟骨在細胞組成、細胞外基質(zhì)成分和胚胎起源等方面與長骨關(guān)節(jié)透明軟骨不同

。Ltbp主要與TGF-β 的分泌和激活有關(guān)，Ltbp1 敲除的斑馬魚會出現(xiàn)明顯的下頜骨缺陷，并影響到頜骨軟骨和周圍肌肉

。而Ltbp3 的基因突變會導(dǎo)致上頜骨發(fā)育不全以及下頜前突畸形

。

3.3 Smad 蛋白家族異常與頜骨及顳下頜關(guān)節(jié)發(fā)育和疾病

Smad 蛋白是TGF-β 信號通路最重要的核心蛋白之一，依據(jù)結(jié)構(gòu)不同主要分成R-Smads、Co-Smads 和I-Smads 3 個亞家族

。Smad 蛋白表達在髁狀突軟骨發(fā)育期間具有空間和時間的特異性

。外顯子測序表明下頜骨發(fā)育不良、小頜與Smad3 的變異有關(guān)

。Smad3 缺失則會導(dǎo)致髁狀突退化，表現(xiàn)出TMJ-OA 樣表型

。而在TMJ-OA模型中，增加的miR-140-5p 可以干擾Smad3 的表達

。此外，過表達TGF-β1 可激活Smad2 通路并誘導(dǎo)血管內(nèi)皮生長因子的分泌，這有助于頜骨的形成

。然而在電壓門控氯化物通道7 基因敲除的斑馬魚中，Smad2 信號增強，最終導(dǎo)致顱面骨缺損和各種牙齒畸形

。

間歇性缺氧可以直接造成生長中的大鼠牙頜面發(fā)生形態(tài)學(xué)改變，其中，下調(diào)的TGF-β 和Y 染色體性別決定區(qū)-盒轉(zhuǎn)錄因子9 將髁狀突纖維軟骨細胞的增殖和成熟轉(zhuǎn)向肥大分化和骨化，最終造成下頜骨及軟骨的發(fā)育不良

。TMJ-OA 主要表現(xiàn)為細胞外基質(zhì)丟失和髁狀突軟骨退化，TMJ-OA 髁狀突軟骨中TGF-β1 表達升高，而軟骨下骨中過表達TGF-β1 會導(dǎo)致髁狀突軟骨退化

。然而在白細胞介素誘導(dǎo)的TMJ-OA 細胞中，增加的新型非編碼RNA miR-140-5p 可直接靶向Smad3 從而降低TGF-β3 的表達

。一項直接注射TGF-β 的治療性研究表明，TGF-β 對早期TMJ-OA 關(guān)節(jié)軟骨具有保護性作用，而對晚期TMJ-OA 關(guān)節(jié)軟骨無明顯益處

?；赥GF-β 在維持軟骨穩(wěn)態(tài)中的重要作用，近年來，一些學(xué)者對以TGF-β 作為刺激因子的軟骨組織工程進行了大量研究

。

4 TGF-β 信號與腭部發(fā)育異常和疾病

正常腭突主要由被一層薄薄的上皮細胞包繞的間充質(zhì)組成，在腭突融合中，腭中線接縫處的腭突內(nèi)側(cè)邊緣上皮（medial edge epithelial，MEE）細胞發(fā)生遷移、上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化和程序性細胞死亡，最終從接縫中消失

。腭裂通常是由于腭突融合失敗引起，而腭突則由神經(jīng)嵴細胞遷移分化形成

。Tak1 是Smad 非依賴性信號在腭發(fā)育中的調(diào)節(jié)因子，在神經(jīng)嵴細胞中，Tak1 缺失突變影響了MAPK 通路從而導(dǎo)致腭裂

，此外，TβRⅡ的缺失導(dǎo)致TGF-β2 和受體表達水平升高，TβRI、TβRⅡ以及Tak1 的單倍劑量不足能夠挽救TβRⅡ突變小鼠引起的腭裂缺陷

。

牙釉質(zhì)由上皮細胞形成，正常的TGF-β 信號對于釉質(zhì)形成是必不可少的

。TGF-β 前體通常與潛伏的TGF-β 結(jié)合蛋白（latent-transforming growth factor beta-binding protein，Ltbp）形成潛在復(fù)合物，Ltbp 主要與TGF-β 的分泌和激活有關(guān)

，而TGF-β激活激酶1（TGF-beta activated kinase 1，Tak1）不僅是TGF-β 的下游信號分子，還是MAPK 通路的上游激酶

。研究顯示，Ltbp-3 突變小鼠的牙釉質(zhì)發(fā)育不全

，而成釉細胞中Tak1 的過表達也導(dǎo)致了小鼠牙齒釉質(zhì)發(fā)育缺陷

。此外，Smad7 敲除小鼠導(dǎo)致牙胚中Smad2/Smad3 信號過度激活從而嚴重損害牙上皮細胞增殖能力，最終導(dǎo)致牙齒大小顯著減少

。釉質(zhì)形成早期，TGF-β 通過典型途徑共激活因子Smad4 調(diào)節(jié)上皮-間充質(zhì)相互作用，Smad4條件性敲除小鼠中觀察到了雜亂無章和發(fā)育不全的成釉細胞

。糖原合成酶激酶-3 則通過激活典型的TGF-β 信號通路間接調(diào)控成釉細胞分化

，此外，TGF-β1 還通過MARK 通路中的細胞外信號調(diào)節(jié)激酶1/2（extracellular signal-regulated kinase，ERK1/2）信號激活achaete-scute 家族bHLH 轉(zhuǎn)錄因子5（achaete-scute family bHLH transcription factor 5，Acsl5）的轉(zhuǎn)錄，Acsl5 是一種有利于釉質(zhì)形成的轉(zhuǎn)錄因子

。在釉質(zhì)發(fā)育成熟期，TGF-β 以亞型特異性的方式調(diào)節(jié)成釉細胞結(jié)構(gòu)相關(guān)的基因表達、礦物離子轉(zhuǎn)運、細胞凋亡等

。

(3) 將橡膠粉應(yīng)用于塑料工業(yè)中，不僅能充分發(fā)揮膠粉中橡膠的特性，提高塑料的抗沖擊強度，賦予材料一定的彈性，而且成型工藝簡單，能耗降低，技術(shù)可行，是目前橡塑共混，乃至彈性體研究的一個重要發(fā)展方向。

合成的針鐵礦老化3 d后，對其進行XRD分析。老化的目的是使礦物結(jié)晶度更好，晶體結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定。合成針鐵礦衍射圖譜中針鐵礦的特征峰明顯，衍射峰強度較高，與α-FeOOH圖譜基本一致。針鐵礦的掃描電子顯微鏡(SEM)分析的圖像如圖3所示，由圖可知針鐵礦沉淀物的晶體形狀和粒度合成的針鐵礦具有良好的結(jié)晶度和純度。

其他累及腭部的先天性發(fā)育畸形也與TGF-β信號異常有關(guān)。Loeys-Dietz 綜合征（Loeys-Dietz syndrome，LDS）是一種全身廣泛受累的常染色體顯性遺傳結(jié)締組織病，典型表現(xiàn)為主動脈瘤和動脈迂曲、眼距過寬以及懸雍垂裂或腭裂等

。TGF-β信號相關(guān)基因的突變被認為是LDS 發(fā)病最重要的遺傳因素，患者TβRⅡ的突變首先被證實為LDS 的遺傳病因

。在各種疾病模型中，TGF-β2、TGF-β 3、Smad2 和Smad3 基 因 突 變 均 可 造 成LDS 樣 表型［16］。

5 結(jié) 語

牙齒及顱面骨發(fā)育的調(diào)控機制尚不清楚，是目前研究的熱點。TGF-β 在牙、頜骨、顳下頜關(guān)節(jié)與腭發(fā)育及其相關(guān)疾病中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。TGF-β 參與牙胚發(fā)育，尤其與牙釉質(zhì)及牙本質(zhì)的形成密切相關(guān)。近年來，許多與牙發(fā)育相關(guān)的關(guān)鍵信號分子被發(fā)現(xiàn)，而這些分子被證實與TGF-β 信號之間存在相互作用。此外，TGF-β 的缺失突變以及作用于該信號的異常因素都可能造成頜骨及顳下頜關(guān)節(jié)發(fā)育異常。異常的TGF-β 信號被認為與TMJ-OA 發(fā)生發(fā)展高度相關(guān)，然而具體作用機制還沒有被完全闡明。事實上，TGF-β 信號在傳統(tǒng)骨關(guān)節(jié)炎中的機制已經(jīng)進行了大量研究，在未來，隨著研究的深入，其在TMJ-OA 中的具體機制可能被闡明。TGF-β 信號在腭突發(fā)育不同階段的異常調(diào)控都可能導(dǎo)致腭裂的發(fā)生。近年來，以TGF-β 作為刺激因子的軟骨組織工程取得了一定成效。因此，需加強對TGF-β 信號在調(diào)控牙及顱面骨發(fā)育機制中的研究，以期為相關(guān)疾病的治療提供新靶點。

【

】 Cai L wrote the article. Xie J, Zhou XD re-vised the article. All authors read and approved the final manuscript as submitted.

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