安寧 李姣 梅志丹

1.湖北省腫瘤醫(yī)院頭頸外科 武漢430079；2.華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院附屬武漢兒童醫(yī)院（武漢市婦幼保健院）口腔科 武漢430000

牙萌出過程中，既有牙槽骨吸收以形成牙萌出通道，同時(shí)又有基部牙槽骨及牙根的形成以獲得支持。牙齒萌出階段牙槽骨吸收與重建受多因素調(diào)控，其中骨保護(hù)素（osteoprotegerin，OPG）、核因子-κB受體活化因子（receptor activator of nuclear factor-κB，RANK）和核因子κB-受體活化因子配體（receptor activator of nuclear factor-κB ligand，RANKL）信號(hào)分子系統(tǒng)在牙槽骨的重塑中起到了至關(guān)重要的作用，是調(diào)節(jié)骨代謝的關(guān)鍵因子[1]。作為骨改建的調(diào)節(jié)器，其對(duì)牙槽骨代謝有雙重作用[2]。現(xiàn)將相關(guān)研究及進(jìn)展作一綜述，旨在為研究OPG/RANK/RANKL信號(hào)分子對(duì)牙萌出的影響提供參考。

1 OPG/RANK/RANKL因子

牙萌出、牙槽骨改建的生物學(xué)過程受到全身及局部復(fù)雜的多分子信號(hào)通路調(diào)控。OPG/RANK/RANKL是偶聯(lián)破骨細(xì)胞、成骨細(xì)胞分化和活化的重要細(xì)胞因子，是調(diào)節(jié)骨代謝的關(guān)鍵因子[3]。OPG/RANK/RANKL均是腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）受體超家族的成員，是調(diào)控骨代謝、骨重建和骨構(gòu)塑中十分重要的信號(hào)通路。OPG是成骨/基質(zhì)細(xì)胞分泌的一種抑制破骨細(xì)胞分化的誘餌受體，具有抑制破骨細(xì)胞生成的功能，亦可作用于骨組織，增加骨密度[4]。RANK是一種Ⅰ型跨膜蛋白，破骨細(xì)胞及其前體上的受體，是目前已知唯一的RANKL受體激活劑[5]。RANKL是TNF-α家族的Ⅱ型同源三聚體糖跨膜蛋白，表達(dá)于成骨細(xì)胞、骨髓基質(zhì)細(xì)胞、破骨細(xì)胞前體表面，其對(duì)破骨細(xì)胞分化、成熟、吸收及功能的維持具有重要意義[6]。

2 OPG/RANK/RANKL信號(hào)通路的作用機(jī)制

1997年，OPG/RANK/RANKL信號(hào)通路被Simonet等[7]發(fā)現(xiàn)并應(yīng)用于骨科疾病等研究領(lǐng)域。RANK是目前已知唯一的RANKL受體激活劑，與RANKL的C端結(jié)合，啟動(dòng)細(xì)胞內(nèi)信號(hào)事件，促進(jìn)破骨細(xì)胞的活化成熟[8-10]。OPG能競(jìng)爭(zhēng)性與RANKL結(jié)合，從而阻斷RANK/RANKL信號(hào)通路，拮抗RANKL促進(jìn)破骨細(xì)胞分化及促進(jìn)破骨功能，抑制破骨細(xì)胞的分化及活化，促進(jìn)骨形成、抑制骨吸收[11-12]。在牙槽骨代謝調(diào)節(jié)過程中，OPG/RANKL是調(diào)節(jié)牙槽骨轉(zhuǎn)換平衡的一個(gè)重要杠桿。

3 OPG/RANK/RANKL因子對(duì)牙萌出的調(diào)控

牙萌出既有牙胚冠方骨吸收以形成萌出通道又有牙胚根方骨形成以獲得骨支持[13]。骨重塑由各種因子相互協(xié)同、拮抗來完成，成骨細(xì)胞與破骨細(xì)胞是骨重塑的關(guān)鍵，OPG和RANKL為破骨細(xì)胞骨重塑的關(guān)鍵調(diào)控因子[14]。破骨細(xì)胞是牙槽骨吸收的執(zhí)行細(xì)胞，牙萌出過程中抑制或增強(qiáng)破骨細(xì)胞形成因子的活性會(huì)影響破骨細(xì)胞的活化，影響牙槽骨吸收，導(dǎo)致第三磨牙萌出障礙[15]。在第一磨牙牙萌出的局部微環(huán)境中，RANKL能介導(dǎo)破骨前體細(xì)胞分化為成熟破骨細(xì)胞[16]。RANKL是激活破骨細(xì)胞活性特異性標(biāo)志物，其表達(dá)增加，可激活、生成破骨細(xì)胞，導(dǎo)致骨吸收活動(dòng)增強(qiáng)[17]。Wise等[18]的研究顯示：在牙萌出階段破骨相關(guān)標(biāo)記基因RANKL的表達(dá)在牙囊冠部細(xì)胞強(qiáng)于根部細(xì)胞，而成骨相關(guān)標(biāo)記基因骨形態(tài)發(fā)生蛋白-2的表達(dá)則在牙囊根部更高。提示牙萌出需要冠方牙槽骨吸收，根方牙槽骨形成。一項(xiàng)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)[19]證明：RANKL基因敲除的小鼠，無(wú)法形成成熟的破骨細(xì)胞，使骨吸收障礙，導(dǎo)致嚴(yán)重的骨硬化癥，最終使牙齒萌出障礙。通過觀察從出生后3～7 d 3種不同的Rankl基因型（Rankl+/+、Rankl+/-和Rankl-/-）小鼠的下頜第一磨牙和下牙槽骨的表型發(fā)現(xiàn)：Rankl-/-小鼠無(wú)法激活RANK/RANKL信號(hào)通路，較其他2組表現(xiàn)出破骨細(xì)胞的活化障礙及磨牙周圍牙槽骨肥厚性沉積，從而導(dǎo)致牙齒萌發(fā)延遲[20]。連續(xù)9 d給予新生小鼠抗RANKL抗體，阻斷RANK/RANKL信號(hào)通路的活化，抑制破骨細(xì)胞的生成。通過微計(jì)算機(jī)斷層掃描技術(shù)（micro computed tomography，micro-CT）分析牙槽骨密度，馬松染色進(jìn)行組織學(xué)檢查發(fā)現(xiàn)：小鼠磨牙牙根的發(fā)育和牙齒萌發(fā)停滯[21]。通過建立過表達(dá)的RANKL轉(zhuǎn)基因小鼠模型觀察到明顯的骨質(zhì)疏松，早期的牙齒萌出和牙根形成遲緩[22]。OPG作為破骨細(xì)胞的負(fù)調(diào)節(jié)因子，將小鼠OPG基因敲除，則出現(xiàn)破骨細(xì)胞數(shù)量明顯增多，隨后將導(dǎo)致嚴(yán)重的骨質(zhì)疏松[23]。如增加OPG的表達(dá)，可有效地抑制RANK/RANKL信號(hào)傳導(dǎo)，抑制破骨細(xì)胞的成熟，調(diào)節(jié)成骨活化，表現(xiàn)出周圍牙槽骨新骨生成效應(yīng)，并導(dǎo)致牙齒的發(fā)育及萌出延遲[24]。OPG的表達(dá)下調(diào)可能會(huì)促進(jìn)牙囊細(xì)胞向破骨細(xì)胞分化，抑制成骨效應(yīng)，促進(jìn)牙槽骨的吸收，加速牙萌出[25]。

4 介導(dǎo)調(diào)節(jié)OPG/RANK/RANKL信號(hào)通路影響牙萌出的分子機(jī)制

成骨細(xì)胞與破骨細(xì)胞是骨重塑的關(guān)鍵，破骨細(xì)胞是OPG/RANK/RANKL信號(hào)分子發(fā)揮局部作用的重要靶細(xì)胞，OPG和RANKL為其調(diào)控骨重塑的關(guān)鍵蛋白。甲狀腺激素相關(guān)蛋白（parathyroid hormone-related protein，PTHrP）可以上調(diào)牙囊細(xì)胞中RANKL/OPG比值，激活破骨細(xì)胞破骨活動(dòng)；抑制Wnt/β-catenin成骨信號(hào)通路，使牙囊細(xì)胞向成骨分化受抑制，從而抑制牙槽骨生成，加速牙萌出[26]。此外，間充質(zhì)祖細(xì)胞通過由PTHrP和PTH/PTHrP受體信號(hào)傳導(dǎo)介導(dǎo)的自分泌系統(tǒng)調(diào)節(jié)牙齒萌出[27]。電壓門控氯通道-7[28]的表達(dá)降低會(huì)影響成釉細(xì)胞、成牙本質(zhì)細(xì)胞和牙囊細(xì)胞的分化，并通過介導(dǎo)OPG/RANK/RANKL信號(hào)通路下調(diào)RANKL上調(diào)OPG的表達(dá)，從而影響牙囊細(xì)胞的破骨細(xì)胞生成，導(dǎo)致新生小鼠上頜第一磨牙牙萌出困難。外源性應(yīng)用異鼠李素3-O-新橙皮糖苷[29]可促進(jìn)小鼠下頜第一磨牙冠方RANKL表達(dá)，激活一系列破骨細(xì)胞特異性基因，產(chǎn)生破骨反應(yīng)，加速了冠方牙槽骨的吸收，其將可能成為臨床上治療延遲性牙萌出的手段之一。牙周膜干細(xì)胞[30]通過機(jī)械應(yīng)力的誘導(dǎo)，上調(diào)RANKL的表達(dá)和減少RUNT相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子2（runt-related transcription factor 2，Runx2）、堿性磷酸酶、OPG的表達(dá)，增加了RANKL/OPG比值，誘導(dǎo)破骨細(xì)胞的增殖和分化，促進(jìn)乳牙的牙根吸收致乳牙脫落，從而促進(jìn)恒牙萌發(fā)。Wang等[31]的研究發(fā)現(xiàn)：鎖骨顱骨發(fā)育不全的患者恒牙萌出延遲的病因可能是Runx2突變，導(dǎo)致Runx2的數(shù)量降低，使RANKL/OPG和RANKL/RANK比率下調(diào)，導(dǎo)致破骨細(xì)胞數(shù)量減少，使牙齒萌出延遲。Boabaid等[32]認(rèn)為：在乳、恒牙的替換過程中，PTHrP通過成牙骨質(zhì)細(xì)胞影響OPG/RANKL系統(tǒng)的平衡，從而促進(jìn)破骨細(xì)胞的生成，使乳牙牙根吸收及恒牙萌出。有研究[33]觀察到Wnt5a表達(dá)增高的牙囊細(xì)胞中，磷酸化c-Jun氨基末端激酶1/2被激活，且Wnt5a顯著增強(qiáng)RANKL表達(dá)，還可以增強(qiáng)牙囊干細(xì)胞的遷移能力，提示W(wǎng)nt5a參與牙囊單核/破骨細(xì)胞的招募并與牙萌出過程中的骨改建有關(guān)。集落刺激因子-1（colony-stimulating factor-1，CSF-1）、RANKL、

OPG是破骨形成的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子，下頜第一磨牙牙萌出時(shí)其在牙囊中的表達(dá)具有明顯的時(shí)間及空間上的差異。CSF-1通過介導(dǎo)上調(diào)RANKL、下調(diào)OPG的表達(dá)，促進(jìn)牙囊招募大量單核細(xì)胞，刺激破骨前體細(xì)胞的增殖，協(xié)調(diào)牙萌出[34]。Isawa等[35]研究抗RANKL抗體應(yīng)用于1周齡小鼠，每周給藥1次，共給藥7次，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：接受抗RANKL抗體的小鼠通過阻斷RANK/RANKL信號(hào)通路，顯著減少了破骨細(xì)胞生成并增加了骨量，但卻表現(xiàn)出正常的生長(zhǎng)和牙齒萌出，與對(duì)照組無(wú)顯著差異?？赡苁且?yàn)橛资笤谏L(zhǎng)發(fā)育過程中受多因素、多信號(hào)通路來調(diào)節(jié)牙萌出，但具體機(jī)制還不是很明確。

5 展望

綜上所述，牙萌出由多種細(xì)胞體系及分子共同協(xié)作完成，其中破骨細(xì)胞是牙萌出的關(guān)鍵，OPG/RANK/RANKL信號(hào)通路是調(diào)控破骨細(xì)胞分化、成熟及功能的重要信號(hào)途徑。其在牙萌出牙槽骨的調(diào)控中具有時(shí)間及空間的差異性，牙萌出時(shí)調(diào)控牙囊冠部區(qū)域破骨細(xì)胞形成和萌出所需的牙槽骨吸收，形成牙萌出通道；同時(shí)調(diào)控牙囊基部成骨細(xì)胞活化促進(jìn)牙根及萌出所需的牙槽骨形成，為牙萌出提供動(dòng)力，進(jìn)而調(diào)控牙齒萌出。雖然OPG/RANK/RANKL信號(hào)分子對(duì)牙萌出的調(diào)控作用得到了一致的認(rèn)可，但其作用機(jī)制依然未完全明確，且通過介導(dǎo)調(diào)節(jié)OPG/RANK/RANKL信號(hào)通路對(duì)牙萌出的多種藥物及相關(guān)因子適宜劑量及其應(yīng)用時(shí)間尚未研究透徹。故明確OPG/RANK/RANKL信號(hào)通路對(duì)牙萌出相關(guān)機(jī)制研究對(duì)臨床治療延遲性牙萌出十分的重要。

利益沖突聲明：作者聲明本文無(wú)利益沖突。