研究背景和目的在口腔正畸临床工作中,我们通过施加机械应力调整牙齿的位置来实现治疗错颌畸形的目的,而实现这一过程的生物学基础在于牙周组织的改建。当牙齿受到正畸矫治力作用时,牙槽骨压力侧与张力侧分别发生骨吸收和骨形成,最终实现牙齿移动。多种细胞因子相互作用,参与牙周组织的改建过程。高迁移率族蛋白1(HMGB1)是一种非组蛋白染色体结合蛋白,其作为核蛋白调节基因转录的作用已引起人们的广泛关注,近年来其作为晚期炎症因子的角色也逐渐引起人们的高度重视。它可以通过主动释放和被动释放两种方式由细胞核释放到细胞质,进而释放到细胞外基质中,发挥免疫介质的作用。有研究表明,HMGB1在牙周膜细胞中有基本表达量,牙周膜细胞将其释放到细胞外后能与晚期糖基化终末产物受体(Receptor for Advanced Glycation End Products, RAGE)特异性结合来调节破骨细胞生成因子的表达,参与骨改建过程。本实验第一部分通过Waldo法建立小鼠正畸牙齿移动模型,研究正畸牙齿移动过程中小鼠牙周膜HMGB1的表达变化。骨膜蛋白(Periostin, Pn)为一种分子量为90kD的多功能细胞外基质蛋白,主要表达在骨膜与牙周膜中,是参与牙周组织改建的重要蛋白。骨膜蛋白基因敲除小鼠牙齿萌出3个月后,牙周组织开始出现明显的破坏,附着丧失严重且伴有牙槽骨的吸收。在正畸牙齿移动过程中,骨膜蛋白不仅能够传导机械应力、维持应力下牙周组织的完整性,而且还与牙周病及牙周组织的改建有着密切的关系。第二部分实验的研究目的旨在探讨正畸牙齿移动过程中骨膜蛋白基因敲除对小鼠牙周膜HMGB1表达的影响,从而将两种参与牙周组织改建的重要蛋白联系起来,分析两者之间的相关性,为更好的理解正畸牙齿移动的机理奠定基础。实验方法第一部分：正畸牙齿移动过程中小鼠牙周膜HMGB1的表达变化选取8周龄的C57BL/6小鼠为研究对象(每组6只),采用Waldo法建立牙齿正畸移动模型：即在麻醉条件下将一0.5mm×2mm的橡皮条放置在小鼠右侧上颌第一、二磨牙之间,以第一磨牙远中根及周围牙周组织为感兴趣区(近中为压力侧,远中为牵张侧)；左侧上颌骨作为自身对照。施加正畸应力3天后,4%多聚甲醛心脏内灌注法处死动物,小心分离其上颌骨,进行脱水、包埋等一系列步骤后,制作5μm冠根向连续切片进行组织学观察。通过HE染色观察正畸力作用下牙周膜的组织形态学变化；用免疫组织化学手法检测HMGB1在每组动物牙周膜中的表达情况。每个标本选取6张切片,每张切片选取三个不相重叠的视野,运用Image-pro-plus 6.2软件进行牙周膜宽度的测量和免疫组化染色强度分析,并用SPSS软件进行统计学分析。第二部分：正畸牙齿移动过程中骨膜蛋白基因敲除对小鼠牙周膜HMGB1表达的影响取8周龄骨膜蛋白基因敲除小鼠及其同窝出生的野生型小鼠作为研究对象,每组6只。实验方法及结果分析方法同第一部分。实验结果第一部分：正畸牙齿移动过程中小鼠牙周膜HMGB1的表达变化在未施加正畸应力时,小鼠第一磨牙远中根两侧牙周膜的宽度一致,无明显差异,牙周纤维排列规律,可见成纤维细胞与毛细血管分布其中；正畸施力后,牵张侧牙周膜宽度增加,明显大于未施力前的小鼠牙周膜宽度,纤维被拉仲变长,毛细血管管腔扩张,形态不规则。压缩侧牙周膜宽度明显减小且伴有广泛的玻璃样变区域形成,组织学表现为细胞固缩凋亡,纤维排列杂乱无章,毛细血管管腔闭塞。免疫组织化学染色结果显示：在未施加正畸应力时,小鼠牙周膜中有一定水平的HMGB1表达；施加正畸力后,HMGB1在牵张侧的表达明显增加；压缩侧牙周膜的表达明显减少。第二部分：正畸牙齿移动过程中骨膜蛋白基因敲除对小鼠牙周膜HMGB1表达的影响在未施加正畸应力时,骨膜蛋白基因敲除小鼠和野生对照小鼠第一磨牙远中根两侧牙周膜的宽度一致,且两组间牙周膜宽度无明显差异；正畸施力后,两组牵张侧牙周膜的宽度较未施力前均明显增加,但骨膜蛋白敲除组的牙周膜宽度仍小于野生组的牙周膜宽度；而与牵张侧的结果相反,两组压缩侧牙周膜宽度较未施力前则明显减小,但骨膜蛋白敲除组的牙周膜宽度仍大于野生组的牙周膜宽度。免疫组织化学染色结果显示：未施力前,HMGB1在骨膜蛋白敲除小鼠牙周膜中的基本表达量要明显多于在野生对照组小鼠牙周膜中的基本表达量；正畸施力后,骨膜蛋白敲除组和野生组牵张侧牙周膜中HMGB1的表达较未施力前均明显增加,但骨膜蛋白敲除组与野生组HMGB1表达阳性细胞数量无明显差异；骨膜蛋白敲除组和野生组压缩侧牙周膜均有广泛的玻璃样变区域形成且HMGB1的表达较未施力前明显减少,两组牙周膜HMGB1表达阳性细胞数量无明显差异。结论1. HMGB1主要表达于牙周膜成纤维细胞的细胞核中,正畸施力后,牵张侧与压缩侧牙周膜中HMGB1的表达发生变化且在两侧的变化不一致：牵张侧牙周膜表达增加,压缩侧牙周膜表达减少。2.在未施加正畸应力时,骨膜蛋白基因敲除小鼠牙周膜中HMGB1的表达要明显多于野生组；施加正畸应力后,基因敲除组牵张侧牙周膜中HMGB1的表达较未施力前明显增多,但与施力后野生组牵张侧牙周膜中HMGB1的表达无明显差异；压缩侧牙周膜形成玻璃样变,HMGB1的表达明显减少。我们可以推测骨膜蛋白对牙周膜中HMGB1的表达有抑制作用,但在正畸牙齿移动过程中,相对于骨膜蛋白,正畸应力仍是影响牙周膜HMGB1表达的主要因素。