正畸牙齒移動(dòng)在糾正錯(cuò)位牙齒和錯(cuò)位咬合上的確切機(jī)制及其所有復(fù)雜的相互關(guān)系是當(dāng)前研究的重點(diǎn)之一。在細(xì)胞上，除了巨噬細(xì)胞、T細(xì)胞和其他細(xì)胞群外，牙周膜成纖維細(xì)胞（PDLF）是牙周膜的主要細(xì)胞群，在正畸治療期間會(huì)受到壓縮和拉伸機(jī)械應(yīng)變。這些細(xì)胞負(fù)責(zé)膠原纖維的形成、組織穩(wěn)態(tài)的調(diào)節(jié)和非特異性免疫系統(tǒng)的激活。PDLF響應(yīng)于矯正牙齒位置的壓縮力，越來(lái)越多地分泌促炎酶、細(xì)胞因子和趨化因子。

肥胖現(xiàn)在被認(rèn)為是僅次于吸煙的炎癥相關(guān)牙周骨質(zhì)流失的第二大重要因素。最常見(jiàn)的假設(shè)是將上述疾病解釋為脂肪細(xì)胞分泌的脂肪因子增加。脂肪因子是內(nèi)分泌蛋白，具有促炎性，但也有抑制作用，將代謝與免疫系統(tǒng)聯(lián)系起來(lái)。隨著體重增加，促炎脂肪因子的表達(dá)越來(lái)越多。因此可以假設(shè)脂肪組織通過(guò)調(diào)節(jié)炎癥過(guò)程影響體內(nèi)的許多結(jié)構(gòu)。

瘦素是1994年發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)脂肪因子。瘦素濃度升高也常與慢性炎癥反應(yīng)有關(guān)。此外，瘦素直接影響調(diào)節(jié)性T細(xì)胞，從而抑制免疫系統(tǒng)的激活，調(diào)節(jié)其自身耐受性。瘦素似乎與骨形成和代解有關(guān)?？紤]到這一點(diǎn)，已經(jīng)研究了正畸治療期間溝液中瘦素的濃度。在牙齒移動(dòng)的第一階段觀(guān)察到瘦素濃度的增加，隨后濃度下降，一個(gè)月后濃度低于初始濃度。此外，溝液中的瘦素濃度與牙齒移動(dòng)速度之間存在明顯的正相關(guān)關(guān)系。然而，潛在的細(xì)胞機(jī)制和瘦素對(duì)牙周膜內(nèi)使正畸牙齒移動(dòng)的無(wú)菌炎癥反應(yīng)的影響尚不清楚。

了解瘦素及其對(duì)正畸牙齒移動(dòng)的影響可以為正畸治療的長(zhǎng)期成功做出重要貢獻(xiàn)，特別是考慮到兒童和青少年肥胖率的增加。因此，德國(guó)雷根斯堡大學(xué)醫(yī)學(xué)院口腔正畸科、顱頜面外科及約翰內(nèi)斯·古騰堡大學(xué)醫(yī)學(xué)中心的一項(xiàng)體外研究旨在進(jìn)一步闡明肥胖患者正畸治療期間發(fā)生的信號(hào)級(jí)聯(lián)反應(yīng)，重點(diǎn)是調(diào)節(jié)正畸牙齒移動(dòng)的牙周膜成纖維細(xì)胞，以及瘦素在多大程度上影響他們的代謝。相關(guān)研究成果發(fā)表在 International Journal of Molecular Sciences 期刊題為“Impact of Leptin on Periodontal Ligament Fibroblasts during Mechanical Strain"。

首先，實(shí)驗(yàn)檢查了瘦素受體（LEP-R）是否在PDLF中表達(dá)，以及該表達(dá)是否受到壓縮應(yīng)變（2 g/cm2，48h）的影響。結(jié)果觀(guān)察到PDLF中LEP-R的基因和蛋白表達(dá)，但壓縮應(yīng)變不影響兩者的表達(dá)。為了確定之后實(shí)驗(yàn)的最佳瘦素濃度，研究人員測(cè)試了不同的濃度，白細(xì)胞介素-6（IL-6）基因表達(dá)的研究表明，在對(duì)照條件下，在低瘦素濃度（10-2 ng/mL、10-1 ng/mL、1 ng/mL、10 ng/mL）和高瘦素濃度（103 ng/mL、503 ng/mL、104 ng/mL）下，IL-6 的表達(dá)隨壓縮應(yīng)變而增加，該效應(yīng)被50 ng/mL、102 ng/mL和502 ng/mL的瘦素阻斷。由于濃度為104 ng/mL的瘦素對(duì)IL-6基因表達(dá)的影響穩(wěn)定，且無(wú)細(xì)胞毒性作用，因此將該濃度用于以下實(shí)驗(yàn)。

由于已知炎癥因子IL-6和前列腺素內(nèi)過(guò)氧化物合酶2（PTGS2）調(diào)節(jié)正畸牙齒移動(dòng)，因此，接下來(lái)研究了瘦素對(duì)這些因子表達(dá)和分泌的影響。在所有測(cè)試瘦素濃度（0 ng/mL、1 ng/mL、104 ng/mL，圖1 a）下，IL-6基因表達(dá)隨壓縮應(yīng)變而升高。無(wú)論是否有壓縮應(yīng)變，只有高瘦素濃度（104 ng/mL）處理能進(jìn)一步提高IL-6基因的表達(dá)，而低瘦素濃度（1 ng/mL）對(duì)其表達(dá)沒(méi)有影響（圖1 a）。IL-6基因表達(dá)的結(jié)果在蛋白質(zhì)水平上是可重復(fù)的，因?yàn)樵趬嚎s力和高瘦素濃度的細(xì)胞培養(yǎng)上清中檢測(cè)到更多的IL-6蛋白（圖1 b）。在所有測(cè)試瘦素濃度（0 ng/mL、1 ng/mL、104 ng/mL，圖1 c）下，PTGS2的基因表達(dá)隨壓縮應(yīng)變而升高。同樣，無(wú)論是否有壓縮應(yīng)變，104 ng/mL的瘦素濃度增加了PTGS2基因的表達(dá)。與RT-qPCR數(shù)據(jù)一致，PTGS2蛋白表達(dá)在所有測(cè)試瘦素濃度的壓縮應(yīng)變下都上調(diào)（圖1 d），尤其是104 ng/mL 濃度進(jìn)一步增強(qiáng)壓縮力誘導(dǎo)的PTGS2蛋白表達(dá)。

圖1 瘦素聯(lián)合壓縮應(yīng)變對(duì)IL-6和PTGS2在 PDLF 中的基因及蛋白表達(dá)的影響。

RANKL/OPG（核因子kB受體活化因子配基/骨保護(hù)蛋白）系統(tǒng)對(duì)于破骨細(xì)胞的分化至關(guān)重要，因此對(duì)于正畸牙齒移動(dòng)期間的牙槽骨重塑密切相關(guān)，所以實(shí)驗(yàn)隨后檢測(cè)了瘦素聯(lián)合壓縮應(yīng)變對(duì)骨重塑因子表達(dá)的影響。令人驚訝的是，在所有測(cè)試瘦素濃度（0 ng/mL、1 ng/mL、104 ng/mL，圖2 a）下，OPG基因表達(dá)不受壓縮應(yīng)變的影響。但在所有測(cè)試的瘦素濃度（圖2 b）下的壓縮力處理后，細(xì)胞培養(yǎng)上清中OPG蛋白量減少。同樣，瘦素對(duì)OPG蛋白分泌沒(méi)有影響，因?yàn)樵跊](méi)有和有壓縮力的情況下沒(méi)有發(fā)現(xiàn)差異（圖2 b）。 在無(wú)瘦素濃度和低瘦素濃度時(shí)，RANKL的基因表達(dá)在壓縮力下升高（圖2 c），隨著瘦素濃度升高，其表達(dá)在壓縮應(yīng)變下沒(méi)有升高。在所有測(cè)試瘦素濃度下，細(xì)胞培養(yǎng)上清液中的RANKL分泌隨壓縮應(yīng)變而上調(diào)（圖2 b）。與不含瘦素的對(duì)照相比，高瘦素濃度增加了無(wú)壓縮力和有壓縮力的RANKL分泌。除了將RANKL分泌到細(xì)胞培養(yǎng)上清液中外，實(shí)驗(yàn)還研究了通過(guò)蛋白質(zhì)印跡檢測(cè)RANKL膜結(jié)合蛋白的表達(dá)（圖2 e），觀(guān)察到在所有測(cè)試瘦素濃度下壓縮應(yīng)變后RANKL表達(dá)增加。同樣，104 ng/mL瘦素可增加無(wú)壓縮應(yīng)變和有壓縮應(yīng)變下的RANKL表達(dá)，表明瘦素對(duì)破骨細(xì)胞分化有積極作用。

圖2 瘦素聯(lián)合壓縮應(yīng)變對(duì)PDLF中OPG和RANKL 基因和蛋白質(zhì)分泌表達(dá)的影響。

最后，為了進(jìn)一步研究瘦素對(duì)PDLF中壓縮應(yīng)變引起的破骨細(xì)胞分化的可能支持作用，研究人員進(jìn)行了破骨細(xì)胞前體細(xì)胞的共培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)。正如預(yù)期的那樣，在所有測(cè)試的瘦素濃度（0 ng/mL、1 ng/mL、104 ng/mL，圖3）下的壓縮應(yīng)變后，觀(guān)察到更多的TRAP+（抗酒石酸酸性磷酸酶TRAP為破骨細(xì)胞的標(biāo)志酶）細(xì)胞。在沒(méi)有壓縮應(yīng)變的情況下，瘦素對(duì)破骨細(xì)胞生成沒(méi)有影響，而在加入低（1 ng/mL）和高（104 ng/mL）濃度瘦素并壓縮后，檢測(cè)到更多的TRAP+ 細(xì)胞（圖3）。這些數(shù)據(jù)支持在瘦素影響下PDLF中RANKL表達(dá)增加且OPG表達(dá)不變的發(fā)現(xiàn)。

圖3 瘦素聯(lián)合壓縮應(yīng)變通過(guò)PDLF相互作用對(duì)破骨細(xì)胞前體細(xì)胞分化為T(mén)RAP+破骨細(xì)胞的影響。

總之，該研究結(jié)果表明，肥胖患者瘦素濃度的升高可能會(huì)影響正畸牙齒的移動(dòng)。特別是，促炎因子和RANKL的表達(dá)增加以及破骨細(xì)胞生成的增加可以加速骨吸收，從而加速肥胖患者正畸治療中正畸牙齒移動(dòng)的速度。

參考文獻(xiàn)：Schr?der A, Meyer A, Spanier G, Damanaki A, Paddenberg E, Proff P, Kirschneck C. Impact of Leptin on Periodontal Ligament Fibroblasts during Mechanical Strain. Int J Mol Sci. 2021 Jun 25;22(13):6847. doi: 10.3390/ijms22136847. PMID: 34202165; PMCID: PMC8268745.
原文鏈接：pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34202165/

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