肥胖是一种常见的代谢综合症,是由于脂肪代谢异常而使体内脂肪积聚过多引起的。世界卫生组织最新数据显示,2016年全世界有超过19亿的成年人超重,超过6.5亿的人患有肥胖,这些数据是1980年的两倍。传统观点认为,体重增加可以保护成年人的骨骼,肥胖对骨骼健康有益。然而,目前越来越多观点认为肥胖对骨骼健康有害,因为许多研究结果显示高脂饮食诱发的肥胖症可以通过促进破骨细胞形成和骨吸收增加,破坏骨小梁结构,并导致骨量减少。最近有一项研究发现高脂饮食可以通过增加破骨细胞和减少成骨细胞来破坏颌骨骨量和骨小梁结构,并造成牙槽骨水平性骨吸收。该研究还发现,在体外,成熟的脂肪细胞与破骨细胞共培养可导致破骨细胞生成增多。同时,高脂饮食还调节了牙槽骨中30种炎症基因的表达,例如Fam3c、InhBa、Tnfs11、Ackr2、Pxmp2和Chil3。这提示我们高脂饮食影响骨骼的机制可能涉及破骨细胞的形成和炎症基因的表达。正畸牙移动是机械刺激触发下,牙-牙槽复合体发生信号转导、细胞反应和组织改建的过程。在正畸力作用下牙根周围的骨组织会发生适应性改建以达到新的平衡,破骨细胞和成骨细胞在这个过程中将发挥重要的作用,而一些释放的细胞因子和激素则对该过程有协同调节的作用。关于肥胖大鼠牙槽骨在正畸力作用下会发生怎样的变化及可能的机制,迄今还未见报道。本研究拟建立高脂饮食诱导的肥胖大鼠正畸牙移动模型,研究肥胖大鼠的正畸牙移动速率和张、压力侧牙槽骨骨微结构参数的变化,观察牙周组织中cathepsin K、RANKL、OPG、Runx2的表达、破骨细胞数目的变化以及压力侧牙龈中TNF-α、cathepsin K、RANKL、OPG mRNA的表达,探索肥胖对牙齿加力过程中牙槽骨改建的影响,进而探索其可能存在的机制,以期为肥胖患者的临床正畸治疗提供一些线索。第一部分:高脂饮食诱导性肥胖复合正畸牙移动大鼠模型的建立目的:建立肥胖大鼠正畸牙移动模型并检测牙移动速率。方法:将80只3周龄的SD雄性大鼠随机分为普食组(ND组)32只和高脂饮食组(HFD组)48只,分别饲喂普通饲料和高脂饲料,每周称量体重1次。喂养8周后,根据建模标准HFD组大鼠体重超过ND组体重均值的20%视为肥胖,最终得到ND组和HFD组大鼠各32只。每组按加力1、3、7、14天又均分为四小组,每小组8只鼠。分别在各组大鼠上颌左侧安装加力装置,未加力的右侧颌骨作为自身对照。内眦静脉采血检测血脂、血清TRAP和TNF-α等指标。麻醉后处死,测量大鼠体重、体长,对附睾脂肪和肾周脂肪进行称重,分别计算Lee’s指数和脂体比。收集双侧上颌磨牙及其周围牙槽骨,使用Micro-CT对各组大鼠上颌骨标本进行扫描,测量牙移动距离。结果:经过8周的饮食干预,HFD组大鼠的体重、体重增量、Lee’s指数和脂体比明显高于ND组大鼠(P<0.05)。HFD组血清的甘油三酯、总胆固醇和低密度脂蛋白水平明显高于ND组(P<0.05),高密度脂蛋白水平明显低于ND组(P<0.05)。ELISA结果显示,HFD组血清TRAP和TNF-α水平较ND组明显增高(P<0.05)。Micro-CT结果显示,HFD组大鼠在加力1、3、7天的牙移动距离明显快于ND组(P<0.05)。结论:高脂饮食饲喂8周可成功构建肥胖大鼠模型,在肥胖大鼠左上颌安装镍钛拉簧,可建立肥胖复合正畸牙移动大鼠模型。肥胖大鼠初期的牙移动速率快于正常体重大鼠。第二部分:未加力时高脂饮食诱导性肥胖对大鼠牙槽骨的影响目的:探讨在未加力状态下高脂饮食诱导性肥胖对大鼠牙槽骨骨微结构参数、破骨及成骨能力的影响。方法:使用Micro-CT测量各组大鼠未加力侧上颌第一磨牙近中根远中侧、远中颊根近中侧骨微结构参数。免疫组化检测近、远中侧牙周膜内cathepsin K、RANKL、OPG和Runx2的表达。TRAP染色观察各组大鼠近、远中侧破骨细胞数量的变化。收集上颌右侧第一磨牙近中侧的牙龈,使用RT-PCR检测牙龈中TNF-α、cathepsin K、RANKL和OPG的mRNA的表达。结果:HFD组近中侧的骨密度(Bone mineral density,BMD)、骨小梁宽度(Trabecular thichness,Tb.Th)明显低于ND组,其骨小梁间隙(Trabecular separation,Tb.Sp)明显高于ND组(P<0.05)。TRAP染色结果显示,HFD组和ND组在破骨细胞数量上进行比较,无统计学差异。免疫组化结果显示,与ND组相比,HFD组近中侧牙周组织中RANKL/OPG的表达增加,Runx2的表达减少,差异具有统计学意义(P<0.05)。与ND组相比,HFD组近中侧牙龈中cathepsin K、RANKL和RANKL/OPG的mRNA表达水平升高,而OPG的mRNA水平表达降低,差异均具有统计学意义(P<0.05)。两组牙龈中的TNF-αmRNA的表达无统计学差异。HFD组远中侧的骨体积分数(Bone volume fraction,BV/TV)、骨小梁数(Trabecular number,Tb.N)均低于ND组,Tb.Sp高于ND组,差异具有统计学意义(P<0.05)。TRAP染色结果显示,与ND组相比,HFD组远中侧的破骨细胞数明显增多(P<0.05)。免疫组化结果显示,两组在远中侧牙周组织RANKL/OPG的表达上无统计学差异,HFD组Runx2的表达明显减少(P<0.05)。与HFD组相比,ND组在近远中侧均观察到很少的cathepsin K阳性反应。结论:长期摄入高脂饮食会破坏大鼠牙槽骨的骨量和骨微结构。高脂饮食诱导的肥胖通过增加破骨细胞数量、促进破骨细胞活性和抑制成骨细胞活性加快牙槽骨吸收。第三部分:正畸力下高脂饮食诱导性肥胖对大鼠张压力侧牙槽骨改建的影响目的:探讨高脂饮食诱导性肥胖对大鼠张、压力侧牙槽骨骨微结构参数、破骨及成骨能力的影响。方法:通过Micro-CT检测加力1、3、7、14天后两组大鼠张力侧与压力侧牙槽骨骨微结构参数的变化。免疫组化染色检测两组大鼠加力7天后张、压力侧牙周膜内cathepsin K、RANKL、OPG和Runx2的表达。采用TRAP染色观察两组大鼠张、压力侧破骨细胞数量的改变。RT-PCR检测两组大鼠各加力时间点压力侧牙龈中TNF-α、cathepsin K、RANKL和OPG的mRNA的表达。结果:Micro-CT结果显示,与ND组相比,HFD组压力侧的BV/TV、Tb.N、Tb.Th明显降低,Tb.Sp明显升高,张力侧的BMD、BV/TV、Tb.N、Tb.Th明显降低,Tb.Sp明显升高,差异均具有统计学意义(P<0.05)。免疫组化染色结果显示,与ND组相比,HFD组张、压力侧牙周膜内cathepsin K、RANKL/OPG的表达均增高,Runx2的表达均降低(P<0.05)。HFD组张、压力侧的破骨细胞数均较ND组显著增多(P<0.05)。RT-PCR结果显示,与ND组相比,HFD组压力侧牙龈中TNF-α、cathepsin K、RANKL和RANKL/OPG的mRNA表达升高,OPG的mRNA表达降低(P<0.05)。结论:高脂饮食诱导的肥胖症可能通过抑制成骨细胞活性、促进破骨细胞生成、功能活性增强以及调节炎症细胞因子的表达,进一步加快正畸力作用下的骨改建和牙槽骨骨微结构的破坏。高脂饮食诱导性肥胖加快了压力侧牙槽骨吸收的速度,从而加快了肥胖大鼠初期正畸牙移动的速度。肥胖大鼠张力侧新骨形成的减少可能会降低正畸治疗的安全性和稳定性。