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miR-34a介导机械应力作用下成骨分化的体内外实验医学研究

日期:2018-12-19 20:29 作者:绮为论文网 论文字数:4589 点击次数:0
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本文是一篇法医学论文,中医学相对于西医学的优势是从宏观入手,注重整体,强调局部与局部、局部与整体之间的联系,重视辨证,主张“三因治宜”的个体化诊疗方略等。

本文是一篇法医学论文,中医学相对于西医学的优势是从宏观入手,注重整体,强调局部与局部、局部与整体之间的联系,重视辨证,主张“三因治宜”的个体化诊疗方略等。(以上内容来自百度百科)今天为大家推荐一篇医学论文,供大家参考。
 
第 1 章 绪论
 
1 研究意义
正畸临床中实现良好的矫治效果需要依赖于适宜的矫治器、完美的矫治方案以及可接受的牙周条件。牙槽骨是牙齿移动的支撑,牙槽骨的改建是保证牙齿完成生理移动的生物学基础。而正畸临床中良好条件的牙槽骨较难见,尤其是成年患者,由于其牙槽骨已经发育成熟,牙槽骨情况复杂,常可见牙周炎性牙槽骨吸收、牙体修复后牙槽骨损伤,以及特殊病例的牙槽骨(如高角和低角患者)。高角和低角患者是临床常见的疑难病例,并不是因为矫治技术的限制,而是由于患者较差的牙槽骨基础条件。高角患者多伴有疏松的牙槽骨组织,以致于支抗牙齿在力的作用下易于移动,难取得较好的矫治效果,而低角患者的情况与高角完全相反,致密的牙槽骨组织限制了牙齿的近中移动,影响面型和矫治效果。目前临床和实验研究中尚未有针对牙槽骨条件进行改善的措施。microRNA 是内源性单链 RNA 分子,其通过与转录或信使 RNA 3’端非翻译区域(3’-UTR)核苷酸碱基对序列链互补,从而负性调节转录后 mRNA 基因的表达或促进 mRNA 链的降解。人类接近 60%的基因和蛋白受 microRNA 调控,是近几年来靶基因治疗的热门研究。许多研究中均报道了正畸力作用下 microRNA 的显著变化,这些 microRNA 通过对组织和细胞的精细调整达到调节正畸骨改建的目的。其中 miR-34a 是一类研究较明确的 microRNA,以往的研究中 miR-34a 不仅抑制了各种肿瘤细胞的增殖、生长和迁移,同时也显著抑制了癌症的骨转移现象,因此近五年来针对 miR-34a 参与骨改建的研究逐渐深入开展起来。Nature 研究报道了 miR-34a 是一种内源性破骨细胞抑制剂,可通过抑制 Tgif2 来间接机制OPG/RANK/RANKL 通路,达到抑制破骨细胞增殖、分化的作用,同时 miR-34a 也可促进成骨分化作用,但机制不清。许多学者也报道了 miR-34a 对成骨分化的复杂调节作用。此外 miR-34a 也参与骨组织损伤修复反应、软骨发育、牙齿发育等诸多骨改建过程。
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2 研究现状
正畸过程中牙槽骨改建是正畸牙齿实现移动的生物基础,牙齿移动过程中其压力侧骨吸收为牙齿的移动提供间隙,张力侧骨形成以充填牙齿移动间隙的骨缺损,通过这一机制理论,循序渐进的保持牙齿在生理范围内逐步移动到理想位置。牙齿移动的机制研究一直是正畸领域的研究热点,通过对机制的探索可很好的控制牙齿移动,来提高临床矫治效率。目前针对牙齿移动过程的骨改建多集中于细胞因子、蛋白、信号通路,而关于 microRNA 分子层面的报道仍缺乏深入且全面研究。基因芯片结果显示骨细胞受到机械力作用后可引起一系列 microRNA 表达水平改变,如 MC3T3 细胞中 miR-M1-2-3p、miR-let-7e 和 miR-3470a 高表达,而miR-32、miR-5110、miR-5121 降低;骨髓干细胞中 miR-34c-3p、miR-326-5p 增高,miR-30a-5p、miR-324-5p、miR-188-5p、miR-345-3p、miR-503-5p、miR-29b-3p、miR-351-3p 下调等。microRNA 在机械力刺激作用下表达多样,不同形式的力、作用时间的不同、力值大小及频率以及细胞种类的改变均会引起一系列多样microRNA的表达。其中研究较深入的microRNA有miR-103a、miR-154-5p、miR-21、miR-33a、miR-195-5p、miR-146b-5p、miR-29、miR-494-3p(文献综述中将详细说明)等,而这些 microRNA 的研究只限于体外。Chen 学者首先将 microRNA 研究应用到正畸牙齿移动实验中,通过建立 miR-21-/-基因敲除鼠模型,该学者发现miR-21 对生理条件下的骨发育无明显调节作用,但在加力条件下,可通过调节移动牙齿周围牙槽骨的改建来稳固牙齿,阻止牙齿的移动,miR-21 的作用在牙周炎模型的鼠中也可明显检测到。
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3 文献综述
 
3.1 正畸机械力作用下骨改建的研究
骨改建是骨组织适应各种生理或病理反应所必需的循环过程,从新骨的形成、旧骨的吸收、骨损伤的修复到骨动态平衡,骨改建一直持续存在[1]。骨改建受多因素影响,其中机械力是骨改建的重要调节因素[2]。适宜的机械力可良好的调节骨改建,以适应生命体各种生理需求,如绝经后妇女经过长期、有效、适当的锻炼,可增加骨密度和骨量,进而提高骨抗载荷能力[3]。在正畸临床中,牙齿实现安全有效的移动有赖于适宜的机械力作用下的牙槽骨改建过程,牙槽骨改建是正畸治疗中牙齿移动的生物学基础,而适宜的生理范围内的力学作用,可保证牙齿的生理移动与牙槽骨组织的修复与重建,稳定移动牙齿在牙槽骨中的功能与位置。在正畸牙齿移动过程中,压力侧骨吸收张力侧骨形成是牙齿移动的基本机制[4-7],而由于牙齿移动方向不同、力值大小差异、施力方式多样,此过程中的牙槽骨改建机制往往更加复杂多变,涉及多种细胞类型、多种信号通路调控、多种蛋白变化、多种细胞因子与基因的改变。因此,了解正畸牙齿移动过程的机制可有效的控制牙齿移动,提高矫治效率,优化正畸疗效,是近年来口腔正畸骨改建研究的热点。
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3.1.1 正畸牙齿移动过程牙槽骨改建的机制研究
一般来说,依据承受力值大小不同,正畸牙齿移动分为两种:一是轻的适宜的矫治力值,在这种正畸力作用下,牙齿移动压力侧的骨吸收与张力侧的新骨沉积保持协调同步,骨吸收与骨形成发生在牙槽窝的牙槽骨壁上,张压力侧的血管、纤维素保持动态平衡,牙齿移动的过程中牙周膜宽度始终一致,牙齿的移动和牙槽骨的改建一起进行;二是过大的矫治力值,在这种力值作用下的牙齿移动,是以压力侧牙槽骨的潜掘性骨吸收为代价,较大的矫治力可使压力侧血管缺血、组织缺氧、牙周膜水肿,进而组织坏死和透明样变,破骨细胞从距离牙槽窝较远处开始聚集吸收坏死骨组织直至牙周膜,当透明样变组织被吸收后,才可以发生牙齿移动,该牙齿移动过程中牙周膜宽度显著增宽[8-9]。然而在一些操作中,一定程度的透明样变是不可避免的,也是临床Tip-edge矫治技术中常用的矫治手段。正畸牙齿移动过程一般分为三个阶段:一、第一阶段(始动期),于施加矫治力后24至48小时,牙齿在牙槽窝的牙周膜间隙范围内移动;二、第二阶段(延迟期),持续20-30天,牙齿的压力侧的牙周膜和邻近牙槽骨形成组织坏死和透明样变,透明样变组织被巨噬细胞、多核细胞内吞,坏死骨组织被潜掘性吸收,此阶段牙齿几乎无移动[6,10-11];三、第三阶段(延迟后期),此阶段牙齿的移动是成骨细胞和破骨细胞介导的牙槽骨改建过程,而这种牙槽骨改建基于血管形成,血管形成主要由缺氧诱导因子-1(hypoxia-inducible factor-1, HIF-1)和VEGF,以及一些其他生理因子[10]引起。由此可见,正畸牙齿实现理想的牙齿移动,需要牙周膜和牙槽骨的协同改建,而以牙槽骨的改建为主,在机械力介导的骨改建过程中,骨细胞发挥重要作用。近年来,骨细胞具有多项功能,包括调节基质矿化、代谢和骨质溶解,他们可以作为力感受细胞,将机械力学刺激转化给骨组织,调节骨改建过程成骨与破骨细胞的功能[12-15]。在骨细胞中,最具代表的为破骨细胞和成骨细胞。
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实验 3 miR-34a 促进体外力学作用下 BMSCs 的成骨分化作用 .....61
3.1 材料和方法 .......61
3.2 结果........63
3.3 讨论........64
3.4 小结........65
实验 4 miR-34a 调节大鼠牙齿移动和牙槽骨改建.............67
4.1 材料与方法 .......67
4.2 结果........69
4.3 讨论........72
4.4 小结........74
实验 5 miR-34a 介导的力学骨改建初步机制研究.............75
5.1 材料与方法 .......76
5.2 结果........78
5.3 讨论........81
5.4 小结........83
 
实验 5 miR-34a 介导的力学骨改建初步机制研究
 
机械力学的刺激不仅通过细胞因子的释放与转达,也主要通过力敏感信号通路的转导作用。其中与力学相关较密切的信号通路有丝分裂原活化蛋白激酶(MAPK)信号通路、Wnt/β-catenin 信号通路、OPG/RANKL/RANK 信号通路、钙离子通路等等。通过信号通路的协调作用来调节破骨与成骨的平衡,让力学刺激下骨改建有序进行。MAPK 家族的 ERK1/2 信号通路一直被认为是力学刺激反应最早且对敏感的信号通路。研究表明周期性张应力可于数分钟内活化 ERK1/2,引起信号的级联释放;但研究表明 ERK1/2 信号通路只是发生于力学刺激的早期,可于加力 60 分钟后脱敏[81]。OPG/RANKL/RANK 信号通路主要用于调节成骨细胞和破骨细胞的动态平衡。机械压力可激活 RANKL 的表达,以及促进 RANKL 活化的细胞炎性因子,进而促进破骨细胞分化,机械张力可使 PGE2 瞬时反应,PGE2 的改变间接调控了RANKL/OPG 二者的比例,影响骨改建过程[107]。Wnt/β-catenin 信号通路是近十年来发现的较重要的骨代谢调节通路,且主要参与力学刺激的骨改建过程[86]。研究表明机械刺激可直接影响 Wnt 通路的正向蛋白(β-catenin)和负向蛋白(GSK-3β、骨硬化蛋白、DKK1 等),通过调节 Wnt 信号通路的释放,进而控制骨改建过程。本研究将重点展开 Wnt/β-catenin 信号通路与机械力作用的相关性。miR-34a 也 参 与 多 种 骨 代 谢 相 关 信 号 通 路 , 其 中 涉 及 较 多 的 为Wnt/β-catenin 信号通路。基因芯片显示,miR-34a 调节骨平衡过程中,大部分基因来自 Wnt/β-catenin 信号通路[195]。miR-34a 是 p53 通路的下游基因,p53通过调控 miR-34a 的表达介导 Wnt 信号反应,研究表明 miR-34a 可直接靶向作用Wnt 信号通路的多种蛋白,如β-catenin、Lrp6、Wnt1 等,影响 Wnt 通路的激活[199]。miR-34a 也可结合 Axin2 蛋白的 3’非翻译区,Axin2 可与 GSK-3β 等其他蛋白结合成蛋白复合体抑制 GSK-3β 表达,通过抑制 Axin2 蛋白来调节 GSK-3β核移位,进而调控 Wnt 信号通路[200]。因此,本文将针对 miR-34a 与 Wnt 信号通路的关系,探究 miR-34a 介导的力学骨改建过程基本机制。
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