正畸炎性牙根吸收(Orthodontically induced inflammatory root resorption,OIIRR)是牙颌面畸形矫治过程中最常见的并发症。据报道约90%正畸治疗过的牙齿会出现牙根吸收,其中约5%的牙根为吸收超过4 mm的不可逆损伤。严重的OIIRR可导致牙齿松动甚至脱落,目前已经成为引发医患纠纷的一个重要潜的在因素。近年来,随着锥束计算机断层扫描技术(Cone beam computed tomography,CBCT)在临床中的普遍应用,OIIRR的检出率越来越高,但因其发病机制尚不明确,目前尚无有效的预防、干预及治疗措施。正畸治疗过程中,当矫治力过大或加力过于频繁时,牙周组织中的白细胞介素-1β(Interleukin-1β,IL-1β)、肿瘤坏死因子-α(Tumor necrosis factor-α,TNF-α)、IL-6(Interleukin-6,IL-6)、趋化因子及转化生长因子等分泌增加,牙周组织局部形成无菌性炎症反应。压力侧牙周膜受压,血流减少,局部微循环系统功能障碍,进而致使局部组织发生无菌性坏死。随后,破骨细胞、破牙骨质细胞及炎症细胞被募集到此区域,它们在清除坏死组织的过程中,同时也释放了大量的炎性因子。当局部过度的炎症反应得不到及时收敛,OIIRR开始出现。在正畸牙齿移动的无菌性炎症反应早期,IL-1β分泌增加,其通过加强外周血单核细胞的募集与活化维持局部的促炎环境,形成牙齿移动的先决条件。IL-1β是牙根吸收早期的重要的促炎因子。据报道在OIIRR的牙周组织中,IL-1β的分泌及巨噬细胞的数量增多,而M1型巨噬细胞是产生IL-1β的主要细胞。NLRP3炎性小体是机体代谢紊乱的潜在感受器,可调控IL-1β的产生。当各种内源性或外源性刺激激活NLRP3后,NLRP3可促进半胱天冬酶-1前体(pro-caspase-1)激活进而裂解成caspase-1,从而促进IL-1β的分泌。研究发现,NLRP3通过分泌IL-1β参与并介导糖尿病、痛风性关节炎、动脉粥样硬化等多种疾病的发生进展。鉴于NLRP3对IL-1β的产生及其在炎性反应中发挥的作用,我们推测NLRP3炎性小体可能通过调节M1型巨噬细胞中IL-1β的产生,促进OIIRR的发生。因此,本研究通过检测大鼠OIIRR模型牙周组织中NLRP3、caspase-1和IL-1β的表达及M1型巨噬细胞在牙周组织中的分布,探讨NLRP3炎性小体介导OIIRR发生的作用及机制,为临床中寻找防治OIIRR的方法提供新的思路。研究内容分为以下两个部分:第一部分大鼠OIIRR牙周组织中NLRP3/caspase-1/IL-1β的表达及M1型巨噬细胞的分布目的:研究大鼠OIIRR模型牙周组织中NLRP3、caspase-1和IL-1β的表达及M1型巨噬细胞在根吸收区的分布。方法:选取36只健康雄性Sprague-Dawley(SD)大鼠,随机分为加力0天组、加力1天组、加力4天组、加力7天组、加力14天组、加力28天组共6组,每组6只。建立大鼠OIIRR模型,各组加力时间结束后处死大鼠,取大鼠的上颌骨。通过HE染色,观察各加力组的大鼠牙根吸收情况及计算各组牙根吸收面积;通过免疫组织化学染色检测不同加力组压力侧牙周组织中NLRP3、caspase-1、IL-1β的表达;通过免疫荧光双染技术检测牙根吸收区域M1型巨噬细胞的分布情况。结果:HE染色结果显示,加力4天时压力侧牙骨质开始出现吸收,随着加力时间的延长牙根吸收陷窝数量及面积逐渐增大,第28天,牙根吸收的面积最大。免疫组织化学染色显示,NLRP3、caspase-1及IL-1β主要分布在牙根吸收的区域及牙槽骨边缘。随着加力时间的延长,IL-1β在牙周组织中表达逐渐升高,于第4天达到顶峰,之后表达量降低,且加力1天组与4天组的表达有显著性差异(P<0.05)。NLRP3在加力4天后表达稍有下降,但仍维持在较高水平,加力7天组、14天组和28天组与加力4天组比较差异无统计学意义(P>0.05)。免疫荧光双荧光染色技术检测发现,随着加力时间的延长,CD68+CD11b+M1型巨噬细胞的数量逐渐增多,于第28天达到高峰,且主要分布在牙根吸收的区域。结论:大鼠OIIRR模型中,压力侧牙周组织NLRP3、caspase-1和IL-1β的表达增加,CD68+CD11b+M1型巨噬细胞在牙周组织中的数量增加。第二部分静压力处理的hPDLCs对巨噬细胞内NLRP3炎性小体激活及IL-1β分泌的作用目的:探讨静压力处理的hPDLCs对巨噬细胞极化和NLRP3炎性小体激活及IL-1β分泌的作用。方法:体外,建立静压力预处理的hPDLCs与巨噬细胞共培养体系。首先,给hPDLCs施加1 g/cm2的静压力12 h,而后与巨噬细胞共培养72 h。采用Western Blot及免疫荧光双染色技术检测静压力预处理的hPDLCs对巨噬细胞内NLRP3、pro-caspase-1、caspase-1及IL-1β表达的影响。在共培养体系中加入NLRP3的特异性抑制剂MCC950,检测M1型巨噬细胞内NLRP3、pro-caspase-1、caspase-1及IL-1β的表达变化。结果:Western Blot结果显示,与静压力预处理的hPDLCs共培养后,巨噬细胞中的NLRP3、pro-caspase-1、caspase-1和IL-1β的表达增加。免疫荧光双染色结果显示,静压力预处理的hPDLCs可促进巨噬细胞的极化,共培养体系中CD68+IL-1β+M1型巨噬细胞数量增多。加入MCC950后,静压力预处理的hPDLCs与巨噬细胞共培养体系中NLRP3、pro-caspase-1、caspase-1和IL-1β的表达降低,CD68+IL-1β+M1型巨噬细胞的数目减少。结论:静压力预处理的hPDLCs可促进M1型巨噬细胞的极化和M1型巨噬细胞内NLRP3、pro-caspase-1、caspase-1和IL-1β的表达;MCC950可抑制M1型巨噬细胞的极化及NLRP3炎性小体的活化,降低IL-1β的表达。