一氧化氮及其合酶与牙移动过程牙周组织改建的研究进展

　　1NO及NOS的特性与生物学作用原理　　一氧化氮(NitricOxide,N0)是一种毒性强、易扩散、不稳定、化学性质极其活泼、半衰期极短(3-5s)的自由基，它是左旋精氨酸在一氧化氮合酶(NOS>作用下生成肌氨酸的过程中产生的无机小分子物质，作为一种新的特殊信使分子，它广泛存在于脊椎动物的各种细胞内.是细胞与细胞间信息传递的重要调节因子，具有扩张血管、信息传递、炎症介质、免疫调节、组织修复等生理及病理作用1987年Moncada等定量证明了内皮细胞衍化松弛因子(EDFR)就是NO，并且证实了NOS的活性ro随着NOS的分离纯化完成，已发现在不同的组织细胞中存在3种NOS同工酶，它们是nNOS(神经元型)、eNOS(上皮型)及iNOS(诱生型)。　　其中神经元型与上皮型统称为原生型(cNOS)，它以静止状态存在于血管内皮细胞、血小板、脑和周围神经组织.它在细胞间的调节途径主要是Ca'一依赖型蛋白激酶途径:正常时cNOS处于无活性，当细胞外液中Ca'由细胞外向细胞内流的数量达一定程度时，cNOS随即被激活，数分钟内引起NO释放}oiNOS在正常组织中未被激活时较少表达.主要分布在成纤维细胞、巨噬细胞、嗜中性粒细胞、软骨细胞、成骨及破骨细胞等它多在各种细胞因子的综合刺激后产生.通过启动基因转录后合成iNOS，一经表达即具催化活性，且其催化活性及活性持续时间均远远超过另外2种亚型川NO及其合酶在组织中的生物学作用与其本身性质有关:NO在常温下为气体，具有脂溶性，这是它在人体内成为信使分子的可能因素之一。它不需要任何中介物质就可快速扩散通过生物膜，将一个细胞产生的信息传递至周围的细胞中，主要影响因素是它的生物半衰期。NO具有多种生物功能，主要原因在于它是自由基，极易参与传递电子反应，加入机体的氧化还原过程。分子的配位性又使它与血红素铁和非血红素铁具有很高的亲合力，以取代O:和CO:的位置阮。据研究报道，血红蛋白一NO可以失去它附近的碱基而变成自由的原血红素一NO，这就意味着自由的碱基可以自由地参与催化反应，蛋白质可以自由地改变构象，自由的血红素可以自由地从蛋白中扩散出去.这3种变化中的任何一个或多个之间的组合，将在鸟昔酸环化酶的活化过程中起重要的作用。　　2NO及其NOS与骨代谢　　NO及NOS是骨组织细胞代谢的一种重要的调节因子。无论对成骨细胞或破骨细胞均具有一定的作用。He1-fric:等发现NO是机械力引起骨反应的重要媒介，它的三种同沟异形体(即NOS)的mRNA在骨组织中均有表达。NO及其合酶对骨代谢有双向调节作用，具体表现在调节破骨细胞的吸收活性和成骨细胞的增殖活性等方面川。发现在正常的人体组织中成骨细胞内和吸附于骨表面的破骨细胞中均存在NOS.因而认为破骨细胞与成骨细胞在正常生理状态下会产生一定水平的NO，并且破骨细胞内水平明显较成骨细胞高犷，因此笔者推断骨组织微环境的内源性NO及NOS会影响局部破骨细胞性骨吸收。由于破骨细胞一成骨细胞的偶联关系.许多学者通过采用NO的抑制剂或促进剂改变组织中NO及其合酶的含量，来研究它们之间的相互关系。同时有学者研究发现NO对成骨细胞的增殖与功能也起了重要的作用，成骨细胞在流动剪切力的作用可以通过激活原生型NOS(cNOS)促进NO大量生成，但是这种激活促进作用非常短暂;O对成骨细胞功能的调节具有双重性，高浓度NO抑制成骨细胞的增殖分化和细胞内碱性磷酸酶的活性，甚至对骨形成也有一定的抑制作用;而低浓度的NO对成骨细胞增殖及骨形成具有一定的促进作用。W.H.Chan认为NO有可能是在成骨细胞的分化和功能中起到信使介质的作用最近也有学者证明NO在调节破骨细胞活性中同样具有双重作用，较低或者适量浓度的NO可以促使破骨细胞活性增加，高浓度的NO抑制破骨细胞活性从而抑制骨吸收，减缓骨的代谢，说明NO因其浓度的高低在改建的过程中既可以刺激骨吸收又可以抑制骨吸收这些也许与机体自身的反馈调节有重要关系，并可能是成骨细胞和破骨细胞行使功能的必要条件.　　3NO及NOS与牙周组织改建　　正畸牙周组织改建主要是破骨与成骨平衡的生理过程机械力作用于牙齿，成骨细胞与破骨细胞在多种生物因子的调控下，通过复杂的分子机制，两者协同维持骨的代谢平衡活动，引起牙周组织改建以及牙齿移动。在正畸过程中牙周膜被认为是牙齿移动的基础，它是一种变异的骨膜.具有明显的骨沉积和骨吸收能力。正畸加力后牙齿移动分为3个阶段，第一阶段:牙周膜和支持骨组织内的初始移动.持续1-3d。第二阶段:变异的延迟阶段，此时一潜行性骨吸收移动邻骨挤人牙周膜区域，这个阶段牙周组织进行积极的改建。一般持续2^3周第三阶段:一旦潜行性骨吸收使牙周膜的玻璃样变组织游离，牙周膜内应力释放.血液循环改善.牙齿移动进人持续移动阶段.因此.正畸牙移动过程中牙周膜的变化可直接或间接地反映牙周软硬组织的改建情况。　　牙周组织中成纤维细胞对力学信号最敏感，它能促进牙周组织中胶原的更新与代谢，同时参与力学信号转换成生物化学信号的过程口6在牙周膜内还有毛细血管内皮细胞.　　成骨细胞和破骨细胞，都能够参与正常细胞的生理代谢活动:正畸牙移动受机械外力作用时，牙周膜受压形变所导致的血流改变.可激活血管内皮细胞和神经末梢的NOS使NO生成增加;同时牙周组织炎症反应会加重局部组织和细胞合成并释放大量炎症介质和细胞囚子，诱导成纤维细胞和破骨细胞等合成诱导型一氧化氮合酶(iNOS).从而持续产生大量的NO,NOS的3种同型异构体在破骨细胞的功能调节上呈现不同的作用，有研究发现在受到剪切力的作用下，牙周组织中成纤维细胞NO释放量增加;同时，与牙眼成纤维细胞相比，牙周膜成纤维细胞对力学的刺激反应更敏感;牙周膜成纤维细胞代谢产物含量远远高于牙跟成纤维细胞，研究提示NO是正畸治疗过程中牙周组织内细胞代谢的一种调控因子通过实验发现在正畸力的作用下.NO及其NOS在牙周组织微循环的调节中.维持静脉血管张力及组织营养供给起着重要作用r,s二丰富的牙周组织血管能够提供足够的氧气和其他的营养成分给牙周细胞;从循环血液中源源不断地输送不同种类的细胞至骨吸收的”前沿阵地”，运走废物及局部局部代谢分化后的组织.促进骨及牙周膜的重建。牙周膜这种血管化作用的出现，意味着组织变化的开始。以往学者研究不同的细胞因子在牙周组织创伤修复中的作用，认为NO在维持牙周膜的宽度，调节矿化组织的功能方面也起着重要的作用。李伟宏等二通过实验发现，牙齿受力后.诱导型VOSCiNOS)呈阳性表达，并巨阳性表达主要体现在牙周膜的成纤维细胞、血管内皮细胞的胞浆中。在牙齿快速移动过程中.牙周膜内iNOS的表达明显增多。牙周膜内的细胞在正畸力刺激下可产生大量NO.导致牙周组织中NOS显著增多;同时发现诱导型NOS(iNOS)主要表达的部位是牙周组织的近牙骨质侧和新生的牙骨质，而且iNOS的染色强度随加力时间的延长而增强.裴秀洁>a研究发现牙齿受力移动过程中3种NOS在牙周组织中表达均有改变，3种同形异构体NOS均参与了破骨细胞功能的调节。并且发现上皮型NOSCcNOS)于加力早期表达显著，而iN(>S在加力后一段时间表达逐渐增强.由实验结果推测在正畸受力的情况下早期NO的生成依赖于eNOS，机械力的牵拉使血管扩张>eNOS被激活，通过自分泌和旁分泌的途径使NO的合成增加.促使破骨细胞、成骨细胞、成纤维细胞增殖分化随着受力时间的延长，各种细胞因子如TNF-a,II一1,IFN-y逐渐产生.它们可以激活iNOS，大量产生No.同时可以通过负反馈途径抑制破骨细胞的活性.活化的破骨细胞也抑制NOS的活性，从而破骨细胞数量减少，NOS表达减弱，过渡性纤维及过渡性骨开始适应性改建及钙化沉积，最终完成牙周组织的改建过程。Mohsen等研究表明，No能降低牙根表而牙骨质的吸收，提示NO可以增强牙骨质的抗吸收能力.以及在牙骨质的修复过程中也起重要作用.　　4NO及NOS的检测.　　由于No会极易被氧化成NO一和Nr03，且通常在生物样品中含量较少(10mmol/工)，故对其测定较为困难.目前已建立能够直接测定组织及单个细胞中的No的方法.其中包括:电子顺磁共振法、荧光分光光度法、甲基血红蛋白法.电化学微电极法等三。一也可通过测定No的代谢终末产物间接反映NO，方法包括Grless法、3H一:1rg转化法、No一还原酶法、生物分析法等，其中Glress法在生物体液测定中应用最为广泛，GC.-S活性也可以间接反映NoiNOS状况。同时现阶段还有很多形态学方法:免疫组化、原位杂交、Pr-PCR,southern杂交、电镜及双标等;这些方法可以直接探明NoS及其基因在组织细胞中的分布与表达、NOS的活性状态以及它们在神经系统中的网络联系和递质共存的关系.　　5小结.　　No及NOS在正畸牙移动过程中引起牙周组织改建的作用机制比较复杂，它们在正畸牙移动的过程中.No及NOS有可能是作为内皮衍生因子〔EDRF)参与调节牙周膜血流信号改变.或作为外周神经递质参与牙周膜感觉冲动的传递，同时调节牙周组织神经末梢的重塑，通过应力的作用使牙周组织合成或者释放N()及NoS这一途径来调节牙周组织的改建。同时明确No及NOS在牙周组织改建过程中的作用机理对于研究快速牙移动、牙槽骨的代谢及临床常见的牙根吸收问题等都具有重要的临床实际意义.　　参考文献　　李伟宏吴立鹏，赵刚.iNOS在大鼠正畸牙齿移动过程中牙周组织中的表达[J].黑龙江医药科学.2005.28(5) 0 24-25.　　裴秀洁.林桂书.大鼠正畸过程牙周组织中NO三种同形异构体的表达及意义[J].河北医科大学学报.26(6)，436一438