乳牙根生理性吸收机制的研究进展

    作者：王楠综述 侯爱兵审校    作者单位：安徽医科大学附属口腔医院综合科 安徽 合肥 230032

    【摘要】  乳牙根的生理性吸收过程中既有牙槽骨、牙本质等的组织学改变，也有破骨细胞、破牙细胞等的细胞学改变，同时还有多种细胞因子的参与。继承恒牙的牙囊和星网状层似乎在乳牙根的吸收中起着重要作用，而继承恒牙先天性缺失的乳牙根吸收最终仍会发生，其机制目前尚不明了。下面从细胞及其分子水平就乳牙根生理性吸收机制的研究进展作一综述。

    【关键词】  乳牙； 生理性根吸收； 破牙细胞； 核因子-κB受体活化剂配体

    AResearch progress of the mechanisms for physiologic root resorption in primary teeth  WANG Nan, HOU Ai-bing． （Dept. of General Dentistry, College of Stomatology, Anhui Medical University, Hefei 230032, China）

    [Abstract]  Root resorption is a physiologic event for the primary teeth, involving the tissue change of alveolar bone and dentin, the cellular change of osteoclasts and odontoclasts, also kinds of cytokines. The stellate reticu-lum and the dental follicle of the underlying permanent tooth seems to be important for the deciduous root re-sorption. However, primary teeth without a permanent successor eventually exfoliates as well. Our current understanding on the underlying mechanisms is slim. This article summarizd the research progress on the mechanisms of physiologic root resorption in primary teeth.

    [Key words]  primary teeth； physiologic root resorption； odontoclast； receptor activator of nuclear factor kappa B ligand

    乳牙的牙根是人体中唯一发生生理性吸收并消失的硬组织[1]。乳牙根吸收呈间断性，有活跃期和静止期。乳牙根的生理性吸收是恒牙胚和诸多细胞及其分子相互作用，复杂有序的过程。对乳牙根生理性吸收机制的认识可使人们在某些恒牙不能正常萌出时，延缓甚至抑制乳牙的脱落。

    1  恒牙胚的作用

    左右两侧乳牙的脱落和继承恒牙的萌出时间具有一致性，据此可推测乳牙的脱落与恒牙萌出高度相关，而且可能是一个严密调控的过程。恒牙胚的机械压力对乳牙根的吸收具有促进作用[2]。Ishikura[3]通过对发生牙根吸收的犬下颌第二乳磨牙的研究发现，当继承恒牙胚被移除，乳磨牙牙根吸收延迟。

    乳牙根的吸收始于最接近继承恒牙胚的部位。乳前牙牙根的吸收常从根尖1/3的舌侧开始，随着继承恒牙胚向面和前庭方向移动，渐达乳牙根的下方，乳牙根呈横向吸收，直至乳牙脱落，恒牙萌出至口腔。有时由于下颌切牙向前庭方向移动不足，导致乳切牙牙根不完全或延迟吸收，乳切牙仍滞留在原位，继承恒牙在其舌侧萌出，形成双层牙现象。乳磨牙牙根的吸收自根分叉的内侧面开始，牙囊的位置和大小影响了乳牙根的吸收类型，36%的乳牙根表现出一根或多根的不均衡吸收[4]。这与乳恒牙的大小差异，继承恒牙胚的位置和乳磨牙牙根结构有关。下颌第一乳磨牙牙根不均衡吸收的发生率较小，可能缘于牙根间的距离与继承恒牙牙冠相差较小。

    继承恒牙的牙囊和星网状层似乎在乳牙根的吸收中起着重要作用。不少学者仍认为，恒牙萌出的机械压力导致了破牙细胞的分化和活化。然而，Marks等[5]在动物试验中将发育中的恒牙牙冠移除并在牙囊内置入惰性的替代物如硅酮、金属复合物等，当牙正常的萌出通道形成后替代物成功地在口腔内萌出；相反，将牙囊移除，牙则无法萌出。这表明，在恒牙萌出过程中起决定作用的是牙囊而非牙本身。牙囊和星网状层分泌转化生长因子（transforming growth factor，TGF）-β、白细胞介素（inteleukin，IL）-1和甲状旁腺素相关蛋白（parathyroid hormone-related protein，PTHrP）等细胞因子调控牙槽骨的吸收，而恒牙萌出通道的形成不仅需要牙槽骨的吸收，还包括乳牙根的生理性吸收。由此推测，牙囊在乳牙根吸收中起作用。在乳恒牙交替时，恒牙胚还通过分泌PTHrP调节牙周膜细胞表达核因子-κB受体活化剂配体（receptor activator of nuclear factor kappa B ligand，RANKL）和骨保护蛋白（osteoprotegerin，OPG）调控乳牙根的生理性吸收[6]。

    继承恒牙胚的出现并非乳牙根吸收所必需。如果继承恒牙先天性缺失，乳牙根的吸收终会发生，只是吸收缓慢，脱落较晚[7]。其机制知之甚少。乳牙根由牙周膜细胞层保护以免其被吸收，该细胞层主要由胶原纤维、成纤维细胞和成牙骨质细胞组成。研究表明，乳牙和恒牙的牙周膜组成不同。乳牙根周围的牙周膜能产生更多的基质金属蛋白酶（matrix metalloprotenase，MMP），并通过增强MMP-9的表达对促炎症反应的细胞作出反应。这在一定程度上解释了乳牙根较恒牙更易发生吸收的原因。牙周膜的降解始于乳牙根吸收之前，而牙根的吸收取决于MMP与基质金属蛋白酶抑制剂（tissue inhibitor of metalloprotenase，TIMP）的相对浓度。这可能与MMP-9表达增加而TIMP表达下降有关，因此牙周膜的损伤，例如创伤会更易导致乳牙根的吸收。随着面部的生长和咀嚼肌功能的增强，施于乳牙上的咀嚼力超过了乳牙牙周膜的耐受阈[8]。最终这种持久而强大的力量会导致乳牙牙周膜变性甚至坏死，继而诱发局部产生细胞因子，例如IL-β、地诺前列酮等并吸引巨噬细胞和单核细胞至该部位。这些细胞因子、细胞和激素能刺激牙周膜成纤维细胞中RANKL的表达增强并由此促进单核细胞的分化和活化，产生具有吸收活性的破牙细胞[9]。一旦牙周膜细胞层被破坏，牙根失去保护，乳牙根吸收即告开始。

    2  细胞学改变

    在乳牙根吸收过程中，大量的破牙细胞沿着吸收陷窝表面聚集，新鲜的肉芽样组织覆盖于吸收区，该组织中包含浸润的破牙细胞、间叶细胞和为数较多的毛细血管[10]。吸收组织可在牙体硬组织表面形成各种吸收陷窝，其中破牙细胞起重要作用。

    破牙细胞是由抗酒石酸酸性磷酸酶（tartrate-resistant acid phosphatase，TRAP）阳性的单核细胞分化而来的，其来源可能是循环系统的母细胞。

    Sahara等[11]发现，当牙根吸收接近完成时，最初位于牙腔内的TRAP阳性单核破牙细胞具有成熟破牙细胞的部分特性，通过伸长的细胞质突起与前期牙本质表面接触并诱导出特殊的膜结构——皱褶缘和明带，接着其相互融合产生典型的多核破牙细胞。这提示单核破牙细胞与多核破牙细胞一起参与了人乳牙根的吸收[12]。与牙本质表面接触的成熟破牙细胞具有以下特点：1）细胞质中存在着丰富的线粒体，中量的粗面内质网，大量发达的高尔基复合体位于核周；2）具有特征性的膜结构——皱褶缘和明带；3）在细胞核和皱褶缘间充满大量的内吞液泡和各种溶酶体[13]。破牙细胞的皱褶缘和溶酶体膜均显示出强烈的H+-K+-三磷酸腺苷酶（H+-K+-adenosine triphosphatase，H+-K+-ATPase）的活性。H+-K+-ATPase调节皱褶缘上的质子泵释放酸对无机晶体进行细胞外脱矿，而且这一过程先于有机质的吸收。

    经酶细胞化学和分子生物学研究证实，破牙细胞含有丰富的酸性磷酸酶。此外，Oshiro等[14]通过免疫组化观察发现，破牙细胞产生组织蛋白酶-A和MMP-9等蛋白水解酶降解细胞外牙本质Ⅰ型胶原。破牙细胞不但能分泌酸和各种蛋白水解酶至吸收间隙进行细胞外无机质脱矿和有机质水解，还具有吞噬作用。它通过皱褶缘吸收釉质部分脱矿释放的晶体，然后将晶体在细胞内进一步消化[11]。

    Sasaki等[10]在研究猫的乳牙根生理性吸收时发现，在牙本质表面的吸收性组织不仅包括破牙细胞，还包括巨噬细胞、中性粒细胞和成纤维细胞等。其中，巨噬细胞、中性粒细胞显示内源性过氧化物酶的活性。巨噬细胞通过合成与分泌多种细胞因子如TGF-β和IL-1等调节未成熟的前体细胞向破牙细胞的分化，调节成熟破牙细胞的活性。同时，巨噬细胞似乎参与变性细胞的清除，而成纤维细胞与牙周膜的纤维降解有关。

    处于吸收期的乳牙牙周膜细胞在PTHrP的作用下，通过增强RANKL表达的同时抑制OPG的表达来调节乳牙根的生理性吸收。成牙骨质细胞也表达RANKL和OPG，其表达水平同样也由PTHrP调节[15]。有趣的是，在乳牙根未吸收的状态下，成牙骨质细胞分泌大量的OPG，这或许可解释牙骨质较骨组织具有更强抗吸收性的缘由。在兔乳牙的吸收中，成牙骨质细胞与前破牙细胞关系密切，这种密切联系很明显地促进了前破牙细胞的分化[2]。而Sasaki等[16]在人乳牙的吸收过程中发现，在功能活跃的破牙细胞附近会出现活跃的成牙骨质细胞，这些成牙骨质细胞参与乳牙根吸收的牙本质表面的重建。

    3  主要吸收相关分子

    3.1  核因子-κB受体活化剂配体

    RANKL是新近发现的一种肿瘤坏死因子超家族成员之一，它与核因子κB受体活化剂（rece-ptor activator of nuclear factor kappa B，RANK）、OPG组成一个具有调节破骨细胞增殖、分化、融合、激活和程序性细胞死亡的相关细胞因子系统，其调节乳牙根生理性吸收的破牙细胞与破骨细胞功能相似。Fukushima等[6]在通过免疫组化和反转录聚合酶链反应检测人牙周膜中RANKL和OPG的表达时发现，RANKL可增加破牙细胞肌动蛋白的成环作用，且在剂量依赖范围内增加细胞的吸收活性，RANKL仅表达于牙根吸收期乳牙的牙周膜细胞和破牙细胞上。牙根未吸收的乳牙和恒牙的牙周膜细胞表达OPG而不表达RANKL。这一结果表明，RANKL的表达可能参与破牙细胞的分化并促进乳牙根的生理性吸收。

    Lossdorfer等[17]采用免疫组化法定位人乳牙中的RANKL和RANK结果表明，成牙本质细胞、牙髓细胞、牙周膜成纤维细胞、破牙细胞等均有RANKL的表达，而RANK只在单核或多核破牙细胞中表达。有学者推测，RANKL在上述细胞中的表达对于破牙细胞的分化与活化是很重要的。牙髓外的细胞显示阳性免疫反应，说明成纤维细胞表达的RANKL具有生物活性并促进破牙细胞的分化。但成牙本质细胞、牙髓成纤维细胞并不与破牙细胞接触。因此，携带RANKL抗原的细胞可能另有作用，也许它们能与单核牙髓细胞相互作用，之后单核牙髓细胞分化为破牙细胞，从牙表面开始吸收牙本质。

    3.2  骨保护蛋白

    OPG是肿瘤坏死因子受体家族成员，能阻断破骨细胞的正常发生与分化，从而抑制骨吸收。RANKL与OPG结合可使骨髓基质细胞与破骨细胞前体间的信号传递受到抑制，以此阻断破骨细胞的生成[18]。OPG可抑制破牙细胞皱褶缘的形成，减少H+-K+-ATPase的表达，从而降低破牙细胞的活性[19]。前述试验已发现，牙根未吸收的乳牙和恒牙的牙周膜细胞表达OPG而不表达RANKL。牙根吸收期乳牙的牙周膜细胞RANKL的表达增加而OPG表达下降。RANKL和OPG两种分子协同作用参与调节破牙细胞的分化和活化。

    3.3  组织蛋白酶K和基质金属蛋白酶

    组织蛋白酶K和MMP-9位于破牙细胞的苍白液泡、溶酶体、细胞外小管的皱褶缘和被吸收的牙本质表面，其主要作用是在细胞外降解牙本质Ⅰ型胶原。胶原的溶解是由基质降解酶及其细胞外抑制剂介导的[20]。其中最为重要的是MMP和TIMP，它们可由成骨细胞、牙周膜细胞、破牙细胞和破骨细胞产生[21]。在乳牙根吸收前，乳牙牙周组织的降解可能与牙周膜细胞能产生更多的MMP-9，而抑制因子却无明显变化有关。牙根的吸收既取决于MMP与TIMP的相对浓度，也可能是缘于胶原酶生成增加而抑制因子却无变化。

    3.4  细胞外基质蛋白

    细胞外基质（extracellular matrix，ECM）蛋白包括骨桥蛋白（osteopontin，OPN）和骨涎蛋白（bone sialoprotein，BSP）。它们在乳牙的牙周膜细胞中大量表达，并在牙骨质的发育和修复过程中起重要作用[22]。在乳牙根的吸收过程中，BSP和OPN在乳牙根表面的细胞层和邻近吸收陷窝的破牙细胞内均有表达[23]。整联蛋白是杂二聚体的黏着受体，联系ECM和细胞内肌动蛋白束。这些细胞表面受体介导胞外信号通过质膜的转导，由此来调节各种细胞的功能。破牙细胞的黏附、活化被认为与多种细胞外基质蛋白的表达与成熟相关。在体外试验中已发现，OPN和BSP的结合可增强破骨细胞的黏附和吸收活性。

    在上颌恒尖牙萌出时，吸收只发生于乳尖牙，而与恒尖牙胚邻近的侧切牙并不发生牙根吸收。Davies等[24]推测发生该现象的原因可能与乳恒牙结构及其组成上的差异有关。诸多研究已表明ECM蛋白对骨吸收具有促进作用。

    3.5  其他

    TGF-β和巨噬细胞集落刺激因子（macropha-ge colony-stimulating factor，M-CSF）是骨改建和牙根吸收的重要细胞因子。TGF-β由牙周膜细胞产生，但牙周膜的生长分化又受其影响。TGF-β能调节生理性的乳牙根吸收、促进胶原合成、抑制胶原降解，使牙骨质样组织在牙根吸收区域沉积。M-CSF在乳牙牙周膜细胞受牵拉时的分泌量远大于恒牙，M-CSF能促进破骨和破牙细胞前体的存活和融合，从而调节骨改建和牙根吸收[25]。

    此外，IL-1和地诺前列酮等细胞因子也与骨组织和牙根吸收密切相关。地诺前列酮可诱导骨形成与吸收；IL-1可调控破骨细胞和破牙细胞的活化并可代替RANKL诱导破骨细胞和破牙细胞的存活、分化和激活[26-27]。

    乳牙根吸收的分子机制显示了与骨组织重建过程的相似性。不同的局部生长因子、细胞因子和系统的激素等调节着该过程，以保障乳牙根的正常吸收和恒牙的萌出。

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