骨保護素/核因子-κB受體活化因子/核因子κB-受體活化因子配體信號分子調控牙萌出的研究進展

安寧 李姣 梅志丹

1.湖北省腫瘤醫(yī)院頭頸外科 武漢430079；2.華中科技大學同濟醫(yī)學院附屬武漢兒童醫(yī)院（武漢市婦幼保健院）口腔科 武漢430000

牙萌出過程中，既有牙槽骨吸收以形成牙萌出通道，同時又有基部牙槽骨及牙根的形成以獲得支持。牙齒萌出階段牙槽骨吸收與重建受多因素調控，其中骨保護素（osteoprotegerin，OPG）、核因子-κB受體活化因子（receptor activator of nuclear factor-κB，RANK）和核因子κB-受體活化因子配體（receptor activator of nuclear factor-κB ligand，RANKL）信號分子系統(tǒng)在牙槽骨的重塑中起到了至關重要的作用，是調節(jié)骨代謝的關鍵因子[1]。作為骨改建的調節(jié)器，其對牙槽骨代謝有雙重作用[2]?，F(xiàn)將相關研究及進展作一綜述，旨在為研究OPG/RANK/RANKL信號分子對牙萌出的影響提供參考。

1 OPG/RANK/RANKL因子

牙萌出、牙槽骨改建的生物學過程受到全身及局部復雜的多分子信號通路調控。OPG/RANK/RANKL是偶聯(lián)破骨細胞、成骨細胞分化和活化的重要細胞因子，是調節(jié)骨代謝的關鍵因子[3]。OPG/RANK/RANKL均是腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）受體超家族的成員，是調控骨代謝、骨重建和骨構塑中十分重要的信號通路。OPG是成骨/基質細胞分泌的一種抑制破骨細胞分化的誘餌受體，具有抑制破骨細胞生成的功能，亦可作用于骨組織，增加骨密度[4]。RANK是一種Ⅰ型跨膜蛋白，破骨細胞及其前體上的受體，是目前已知唯一的RANKL受體激活劑[5]。RANKL是TNF-α家族的Ⅱ型同源三聚體糖跨膜蛋白，表達于成骨細胞、骨髓基質細胞、破骨細胞前體表面，其對破骨細胞分化、成熟、吸收及功能的維持具有重要意義[6]。

2 OPG/RANK/RANKL信號通路的作用機制

1997年，OPG/RANK/RANKL信號通路被Simonet等[7]發(fā)現(xiàn)并應用于骨科疾病等研究領域。RANK是目前已知唯一的RANKL受體激活劑，與RANKL的C端結合，啟動細胞內信號事件，促進破骨細胞的活化成熟[8-10]。OPG能競爭性與RANKL結合，從而阻斷RANK/RANKL信號通路，拮抗RANKL促進破骨細胞分化及促進破骨功能，抑制破骨細胞的分化及活化，促進骨形成、抑制骨吸收[11-12]。在牙槽骨代謝調節(jié)過程中，OPG/RANKL是調節(jié)牙槽骨轉換平衡的一個重要杠桿。

3 OPG/RANK/RANKL因子對牙萌出的調控

牙萌出既有牙胚冠方骨吸收以形成萌出通道又有牙胚根方骨形成以獲得骨支持[13]。骨重塑由各種因子相互協(xié)同、拮抗來完成，成骨細胞與破骨細胞是骨重塑的關鍵，OPG和RANKL為破骨細胞骨重塑的關鍵調控因子[14]。破骨細胞是牙槽骨吸收的執(zhí)行細胞，牙萌出過程中抑制或增強破骨細胞形成因子的活性會影響破骨細胞的活化，影響牙槽骨吸收，導致第三磨牙萌出障礙[15]。在第一磨牙牙萌出的局部微環(huán)境中，RANKL能介導破骨前體細胞分化為成熟破骨細胞[16]。RANKL是激活破骨細胞活性特異性標志物，其表達增加，可激活、生成破骨細胞，導致骨吸收活動增強[17]。Wise等[18]的研究顯示：在牙萌出階段破骨相關標記基因RANKL的表達在牙囊冠部細胞強于根部細胞，而成骨相關標記基因骨形態(tài)發(fā)生蛋白-2的表達則在牙囊根部更高。提示牙萌出需要冠方牙槽骨吸收，根方牙槽骨形成。一項動物實驗[19]證明：RANKL基因敲除的小鼠，無法形成成熟的破骨細胞，使骨吸收障礙，導致嚴重的骨硬化癥，最終使牙齒萌出障礙。通過觀察從出生后3～7 d 3種不同的Rankl基因型（Rankl+/+、Rankl+/-和Rankl-/-）小鼠的下頜第一磨牙和下牙槽骨的表型發(fā)現(xiàn)：Rankl-/-小鼠無法激活RANK/RANKL信號通路，較其他2組表現(xiàn)出破骨細胞的活化障礙及磨牙周圍牙槽骨肥厚性沉積，從而導致牙齒萌發(fā)延遲[20]。連續(xù)9 d給予新生小鼠抗RANKL抗體，阻斷RANK/RANKL信號通路的活化，抑制破骨細胞的生成。通過微計算機斷層掃描技術（micro computed tomography，micro-CT）分析牙槽骨密度，馬松染色進行組織學檢查發(fā)現(xiàn)：小鼠磨牙牙根的發(fā)育和牙齒萌發(fā)停滯[21]。通過建立過表達的RANKL轉基因小鼠模型觀察到明顯的骨質疏松，早期的牙齒萌出和牙根形成遲緩[22]。OPG作為破骨細胞的負調節(jié)因子，將小鼠OPG基因敲除，則出現(xiàn)破骨細胞數(shù)量明顯增多，隨后將導致嚴重的骨質疏松[23]。如增加OPG的表達，可有效地抑制RANK/RANKL信號傳導，抑制破骨細胞的成熟，調節(jié)成骨活化，表現(xiàn)出周圍牙槽骨新骨生成效應，并導致牙齒的發(fā)育及萌出延遲[24]。OPG的表達下調可能會促進牙囊細胞向破骨細胞分化，抑制成骨效應，促進牙槽骨的吸收，加速牙萌出[25]。

4 介導調節(jié)OPG/RANK/RANKL信號通路影響牙萌出的分子機制

成骨細胞與破骨細胞是骨重塑的關鍵，破骨細胞是OPG/RANK/RANKL信號分子發(fā)揮局部作用的重要靶細胞，OPG和RANKL為其調控骨重塑的關鍵蛋白。甲狀腺激素相關蛋白（parathyroid hormone-related protein，PTHrP）可以上調牙囊細胞中RANKL/OPG比值，激活破骨細胞破骨活動；抑制Wnt/β-catenin成骨信號通路，使牙囊細胞向成骨分化受抑制，從而抑制牙槽骨生成，加速牙萌出[26]。此外，間充質祖細胞通過由PTHrP和PTH/PTHrP受體信號傳導介導的自分泌系統(tǒng)調節(jié)牙齒萌出[27]。電壓門控氯通道-7[28]的表達降低會影響成釉細胞、成牙本質細胞和牙囊細胞的分化，并通過介導OPG/RANK/RANKL信號通路下調RANKL上調OPG的表達，從而影響牙囊細胞的破骨細胞生成，導致新生小鼠上頜第一磨牙牙萌出困難。外源性應用異鼠李素3-O-新橙皮糖苷[29]可促進小鼠下頜第一磨牙冠方RANKL表達，激活一系列破骨細胞特異性基因，產(chǎn)生破骨反應，加速了冠方牙槽骨的吸收，其將可能成為臨床上治療延遲性牙萌出的手段之一。牙周膜干細胞[30]通過機械應力的誘導，上調RANKL的表達和減少RUNT相關轉錄因子2（runt-related transcription factor 2，Runx2）、堿性磷酸酶、OPG的表達，增加了RANKL/OPG比值，誘導破骨細胞的增殖和分化，促進乳牙的牙根吸收致乳牙脫落，從而促進恒牙萌發(fā)。Wang等[31]的研究發(fā)現(xiàn)：鎖骨顱骨發(fā)育不全的患者恒牙萌出延遲的病因可能是Runx2突變，導致Runx2的數(shù)量降低，使RANKL/OPG和RANKL/RANK比率下調，導致破骨細胞數(shù)量減少，使牙齒萌出延遲。Boabaid等[32]認為：在乳、恒牙的替換過程中，PTHrP通過成牙骨質細胞影響OPG/RANKL系統(tǒng)的平衡，從而促進破骨細胞的生成，使乳牙牙根吸收及恒牙萌出。有研究[33]觀察到Wnt5a表達增高的牙囊細胞中，磷酸化c-Jun氨基末端激酶1/2被激活，且Wnt5a顯著增強RANKL表達，還可以增強牙囊干細胞的遷移能力，提示W(wǎng)nt5a參與牙囊單核/破骨細胞的招募并與牙萌出過程中的骨改建有關。集落刺激因子-1（colony-stimulating factor-1，CSF-1）、RANKL、

OPG是破骨形成的關鍵調節(jié)因子，下頜第一磨牙牙萌出時其在牙囊中的表達具有明顯的時間及空間上的差異。CSF-1通過介導上調RANKL、下調OPG的表達，促進牙囊招募大量單核細胞，刺激破骨前體細胞的增殖，協(xié)調牙萌出[34]。Isawa等[35]研究抗RANKL抗體應用于1周齡小鼠，每周給藥1次，共給藥7次，結果發(fā)現(xiàn)：接受抗RANKL抗體的小鼠通過阻斷RANK/RANKL信號通路，顯著減少了破骨細胞生成并增加了骨量，但卻表現(xiàn)出正常的生長和牙齒萌出，與對照組無顯著差異?？赡苁且驗橛资笤谏L發(fā)育過程中受多因素、多信號通路來調節(jié)牙萌出，但具體機制還不是很明確。

5 展望

綜上所述，牙萌出由多種細胞體系及分子共同協(xié)作完成，其中破骨細胞是牙萌出的關鍵，OPG/RANK/RANKL信號通路是調控破骨細胞分化、成熟及功能的重要信號途徑。其在牙萌出牙槽骨的調控中具有時間及空間的差異性，牙萌出時調控牙囊冠部區(qū)域破骨細胞形成和萌出所需的牙槽骨吸收，形成牙萌出通道；同時調控牙囊基部成骨細胞活化促進牙根及萌出所需的牙槽骨形成，為牙萌出提供動力，進而調控牙齒萌出。雖然OPG/RANK/RANKL信號分子對牙萌出的調控作用得到了一致的認可，但其作用機制依然未完全明確，且通過介導調節(jié)OPG/RANK/RANKL信號通路對牙萌出的多種藥物及相關因子適宜劑量及其應用時間尚未研究透徹。故明確OPG/RANK/RANKL信號通路對牙萌出相關機制研究對臨床治療延遲性牙萌出十分的重要。

利益沖突聲明：作者聲明本文無利益沖突。