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目的:近年来,越来越多的关于双膦酸盐类药物引起颌骨坏死的患者被报道,人们开始意识到双膦酸盐性颌骨坏死是长期应用双膦酸盐类药物的副反应之一。临床上发现双膦酸盐性颌骨坏死的发生与外伤、感染关系密切,但双磷酸盐性颌骨坏死的发生机制目前尚不明确。唑来膦酸是双膦酸盐类药物中目前应用最广泛的,也是抑制骨吸收作用最强的。本实验采用基因芯片技术,检测SD大鼠应用唑来膦酸后颌骨组织基因谱的变化,通过基因谱差异分析,探讨唑来膦酸对颌骨的作用机制,为临床预防和治疗双膦酸盐性颌骨坏死提供实验数据和理论指导。方法:选择健康3月龄的雌性SD大鼠24只,体重220±20g,自由摄食水,适应性喂养1周后随机分为3组,每组8只。A组(单纯应用唑来膦酸组);唑来膦酸经腹腔注射,浓度0.1mg/ml,剂量0.2mg/kg,每两天一次,持续8周;生理盐水按照每100g体重0.5mL灌胃,每日一次,持续8周。B组(唑来膦酸联合钙剂组):唑来膦酸经腹腔注射,浓度0.1mg/ml,剂量0.2mg/kg,每两天一次,持续8周;将浓度0.84%钙尔奇(碳酸钙+维生素D)混悬液按照每100g体重按0.5mL灌胃,每日一次,持续8周。C组(对照组):按照SD大鼠体重2ml/kg腹腔注射无菌生理盐水,每两天一次,持续8周;生理盐水按照每100g体重0.5mL灌胃,每日一次,持续8周。8周后,三组动物均停药,每组8只大鼠再随机分为拔牙组(2只)和非拔牙组(6只),拔牙组:在10%水合氯醛全麻下拔除SD大鼠左侧下颌第一臼齿,而后继续饲养4周处死取下颌骨。非拔牙组:在喂药开始后的第8周、10周、12周时分别将每组SD大鼠随机处死2只,取大鼠下颌骨。所有动物均存活到实验结束时,在处死前均无异常表现及不良反应。所有的标本立即投入液氮中冷冻,然后将标本放入零下80℃冰箱保存备用。使用TRIZOL法提取颌骨的总RNA,测定RNA的纯度及完整性。应用Affymetrix全基因组表达谱芯片检测所有标本的基因水平并扫描分析。采用Transcriptome Analysis Console v3.0分析软件对扫描结果进行分析,筛选差异基因。结果:1颌骨总rna纯度及完整性的鉴定分光光度法测定结果:所有标本提取的总rna的od260/od280比值均位于1.9~2.1之间,纯度合格。凝胶电泳完整性鉴定结果:所有标本提取的总rna经1%琼脂糖凝胶电泳后均可见三个条带出现,且第一条带(28s)亮度约是第二条(18s)亮度的两倍,最下面一条(5s)最淡,说明提取的rna完整性良好。2基因芯片检测分析结果2.1单纯应用唑来膦酸组与对照组比较用药后8周,筛选条件2倍以上差异的基因共出现1799个基因表达发生变化,其中698个基因表达上调,1101个基因表达下调;用药后10周,筛选条件2倍以上差异的基因共出现361个基因表达发生变化,其中158个基因表达上调,203个基因表达下调;用药后12周,筛选条件2倍以上差异的基因共出现208个基因表达发生变化,其中97个基因表达上调,111个基因表达下调;用药后12周拔牙组,筛选条件2倍以上差异的基因共出现180个基因表达发生变化,其中98个基因表达上调,82个基因表达下调。2.2唑来膦酸联合钙剂组与对照组比较用药后8周,筛选条件2倍以上差异的基因共出现1287个基因表达发生变化,其中580个基因表达上调,707个基因表达下调;用药后10周,筛选条件2倍以上差异的基因共出现310个基因表达发生变化,其中193个基因表达上调,117个基因表达下调;用药后12周,筛选条件2倍以上差异的基因共出现635个基因表达发生变化,其中273个基因表达上调,362个基因表达下调;用药后12周拔牙组,筛选条件2倍以上差异的基因共出现320个基因表达发生变化,其中161个基因表达上调,159个基因表达下调。2.3单纯应用唑来膦酸组与唑来膦酸联合钙剂组比较用药后8周,筛选条件2倍以上差异的基因共出现677个基因表达发生变化,其中264个基因表达上调,413个基因表达下调;用药后10周,筛选条件2倍以上差异的基因共出现303个基因表达发生变化,其中131个基因表达上调,172个基因表达下调;用药后12周,筛选条件2倍以上差异的基因共出现453个基因表达发生变化。其中250个基因表达上调,203个基因表达下调;用药后12周拔牙组,筛选条件2倍以上差异的基因共出现189个基因表达发生变化,其中115个基因表达上调,74个基因表达下调。2.4与骨代谢相关的差异基因分析结果单纯应用唑来膦酸组和对照组比较,用药后8、10、12周均出现金属基质蛋白酶9(Mmp9)、趋化因子9(Ccl9)及原癌基因(c-fos)高表达;唑来膦酸联合钙剂组与对照组比较,用药后8、10、12周均出现金属基质蛋白酶9(Mmp9)、趋化因子9(Ccl9)及原癌基因(c-fos)及滤泡样树突细胞分泌蛋白(FDC-SP)高表达;单纯应用唑来膦酸组及唑来膦酸联合钙剂组内拔牙组均出现金属基质蛋白酶(Mmp9)表达上调且上调倍数明显增高;唑来膦酸联合钙剂组内拔牙组发现滤泡样树突细胞分泌蛋白(FDC-SP)表达上调。对这些基因进行pathway分析,金属基质蛋白酶9(Mmp9)、趋化因子9(Ccl9)及原癌基因(c-fos)是骨代谢关系密切的MAPK信号通路及RANK/RANKL信号通路上的重要调节基因。滤泡样树突细胞分泌蛋白(FDC-SP)主要参与牙周的防御反应。结论:1 SD大鼠全身应用唑来膦酸后颌骨的基因谱发生改变,一部分基因表达上调,一部分基因表达下调。其中金属基质蛋白酶9(Mmp9)、趋化因子9(Ccl9)、原癌基因(c-fos)及滤泡样树突细胞分泌蛋白(FDC-SP)明显上调。2金属基质蛋白酶9(Mmp9)、趋化因子9(Ccl9)、原癌基因(c-fos)可能通过MAPK信号通路及RANK/RANKL信号通路来影响颌骨的骨代谢。3钙剂、维生素D与唑来膦酸的同时应用与单纯应用唑来膦酸对颌骨的影响是有差异的。钙剂、维生素D与唑来膦酸的同时可能通过上调与牙周防御相关的滤泡样树突细胞分泌蛋白(FDC-SP)预防双磷酸盐性骨坏死的发生。