Regen Ther：牙周韧带中Mkx对牙槽骨和牙骨质代谢的重要作用
2024-01-19 医路坦克 MedSci原创 发表于上海
牙周韧带(PDL)连接覆盖在牙齿表面的牙骨质和牙槽骨。莫霍克同源盒(Mkx)是一种在PDL中表达的转录因子，牙周韧带中Mkx对牙槽骨和牙骨质代谢的详细功能分析尚未进行。
牙周组织是一种结缔组织，由牙周韧带、牙槽骨、牙骨质和牙龈组成。牙周组织为牙齿提供物理支持，并保护牙齿免受细菌损伤。牙周韧带(PDL)主要由I型胶原蛋白组成，并通过Sharpey纤维将骨质与牙槽骨连接起来。PDL保护牙齿和牙槽骨免受各种物理力的影响，如咀嚼、说话时舌头运动和正畸牙齿运动产生的力。PDL包含成纤维细胞、成骨细胞、成水泥细胞、破骨细胞、内皮细胞和间充质干细胞(MSCs)等细胞。
牙骨质是覆盖在牙齿表面的钙化组织。它不含血管或神经，因此与骨骼相比新陈代谢较低。牙骨质的主要作用是用主要纤维将牙齿固定在牙槽骨上。它们还通过重塑和扩大牙根表面来帮助牙齿的生长和运动。此外，牙骨质通过牙根扩张来补偿冠磨损。牙槽骨包含牙槽窝，支撑牙槽骨结构由皮质骨和小梁骨组成。
莫霍克同源盒(Mohawk homeobox, Mkx)是一种在富含1型胶原蛋白的肌腱和韧带中表达的转录因子，是肌腱和韧带发育和体内平衡的重要参与者。实验表明，Mkx缺陷小鼠和大鼠表现出肌腱发育不全和跟腱异位骨化。此外，我们之前的研究结果表明，Mkx在PDL中也有特异性表达，小鼠缺乏Mkx会导致PDL发生退行性变化，这表明它在PDL稳态中的重要性。我们还报道了一项比较Mkx敲除(Mkx-/-)和野生型(Mkx+/+)大鼠PDL的单细胞rnas测序分析，结果显示Mkx-/-的间充质细胞和成骨细胞群中骨化相关基因上调。此外，Mkx+/+中炎症介质的数量和表达增加。观察巨噬细胞聚集。这些结果表明Mkx可能参与牙周炎和强直。基于这些发现，我们对Mkx在邻近牙槽骨和牙骨质的牙周韧带中的确切作用产生了兴趣。
在这项研究中，我们发现Mkx-/-与Mkx+/+初始状态相比，大鼠的牙槽骨明显增加，但骨密度(BMD)较低。此外，有趣的是，对这些大鼠的组织学分析显示，随着年龄的增长，Mkx-/-大鼠，早在5周时开始。我们的研究结果强调了PDL中Mkx在调节骨化和骨密度方面的重要性。
材料与方法:采用微型计算机断层扫描(Micro-CT)和3DBon对7周龄雄性野生型(Mkx+/+) (n¼10)和Mkx敲除(Mkx-/-) (n¼6)大鼠的牙槽骨高度、骨密度(BMD)和骨体积分数(bone volume/Total volume: BV/TV)进行测量和分析。5、6、7周龄的Mkx+/+和mkx-/-进行苏木精和伊红(H&E)、抗酒石酸酸性磷酸酶(TRAP)、碱性磷酸酶(ALP)和马松三色染色。
图1所示。Mkxþ/þ和Mkx?/?老鼠。(a)用于推断牙槽骨高度的解剖位置。牙骨质-牙釉质交界处(CEJ)到牙槽骨嵴(ABC)的距离与中颊尖(M-B尖)、颊沟(B沟)和远颊尖(D-B尖)成直线。牙槽骨(AB)、牙骨质(C)和牙釉质(E)(比例尺，2mm)。(b) Mkxþ/þ和Mkx?/?大鼠，(比例尺，2mm)。(c)定量各组CEJ-ABC距离(Mkx+/+ n¼10,Mkx-/-组牙槽骨高度明显增高。
图2所示。Mkx对骨密度(BMD)和骨体积分数(BV/TV)的影响。(a)右上颌骨M2横切面(比例尺，1mm)。在Mkx的四个根之间观察到明显的骨稀缺。(b)右上颌骨M2矢状面切面(比例尺，1mm)。在Mkx的两颊根之间观察到明显的骨缺乏。(c)上颌骨二维显微ct切面(X、Y、Z轴线)。y轴(绿色)穿过第一磨牙中根的中间和M2根之间的空间。x轴(黄色)调平，使第三磨牙远端根处于完整视野。z轴(红色)位于M2近根和远根之间的空间。最后，选择区域位于这些轴线的中心(粉色框)。(d) Mkx+/+ n¼10,Mkx-/-在上颌M2牙根之间预先设定的0.4 mm3区域内。Mkx-/-组骨密度显著增高。(e)使用相同样本和用于测量骨密度的选定区域的BV/TV(%)比较。两类大鼠间无显著性差异，但Mkxþ/þ有较高的BV/TV趋势
图3所示。牙周组织的组织学分析。(a) Mkx+/+ ,Mkx-/-大鼠5、6、7周龄时的牙周组织。(b)Mkx+/+ ,Mkx-/-大鼠5、6、7周龄时的牙周组织。第二摩尔(M2)(比例尺，400mm)
图4所示。Mkx+/+ ,Mkx-/-年老的老鼠。(a) H&E染色显示Mkx+/+ ,Mkx-/-相比，在每个年龄段。细胞牙骨质(*)，牙髓(P)，牙本质(D)，牙周韧带(PDL)，牙槽骨(AB)，(标尺，50 mm)。(b) Mkx-/-细胞骨质表面积(mm2)显著增加。与5、6和7周龄大鼠的Mkx-/-相比
图5所示。大鼠牙周组织的TRAP和ALP染色。(a,b)在6周龄Mkx的远端牙槽骨M2内侧表面发现更多trap阳性的多核破骨细胞。(c,d)高倍镜下单个多核TRAP阳性细胞用箭头表示(TRAP/ALP;(比例尺;A、b: 100mm, c、d: 40mm)。(e) Mkx-/-的破骨细胞数量显著增加。与5、6、7周龄大鼠的Mkx+/+相比。(f) Mkx-/-与MkxMkx+/+5、6、7周大鼠。牙槽骨(AB)， (ALP;(比例尺;50毫米)。(g) 5、6、7周龄Mkx-/-老鼠。箭头指向染成棕色的成骨细胞(ALP;(比例尺;50毫米)
结果：Mkx-/-与MkxMkx+/+ rats相比。另一方面，Mkx-/- BMD明显较低。牙槽骨。早在5周的时候就可以观察到Mkx-/-与同龄的Mkx-/-大鼠比较。Mkx-/-中观察到更多trap阳性破骨细胞。老鼠。
结论：我们的研究结果进一步揭示了Mkx在牙周组织稳态中的重要作用。Mkx被发现有助于骨和骨质代谢，可能对牙周炎等疾病的预防至关重要，并可能在再生治疗中显示出潜力。
文献来源：
Regen Ther：牙周韧带中Mkx对牙槽骨和牙骨质代谢的重要作用
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