本文是一篇口腔医学论文,本项研究的主要目的是探讨TMJOA中流体剪切力介导的信号传导是否会对Piezo1基因的表达和通道功能产生影响。研究方法:(1)我们对新疆医科大学附属口腔医院颞下颌关节专病门诊收集的颞下颌关节骨关节炎(Temporomandibular joint osteoarthritis,TMJOA)组和颞下颌关节结构内紊乱(Temporomandibular joint internal derangement ,TMJID)组的关节滑液进行了回顾性分析。
研究内容与方法
1 临床试验研究
1.1 研究对象与分组
我们的研究对象是新疆医科大学第一附属医院颞下颌关节病门诊中被诊断为TMJID和TMJOA的患者,并将他们分为两个组别,每组包含30名患者。根据颞下颌关节紊乱病的诊断标准(DC/TMD),颞下颌骨关节病的诊断标准包括:髁突软骨的破坏需要通过锥形束CT(cone beam computer tomography,CBCT)和磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)来确认。参与者被划分为两个小组,每个小组包含30名成员。所有参与此次研究的患者均已明确表示知情并同意,同时也对治疗样本的取样表示了合作态度。
1.1.1 纳入标准
(1)患者过去的病史、主诉中的相关节响声音,或者在检查时的相关节响声音。 (2)在进行临床检查时,下颌的活动(如开闭口、前伸或侧向移动)会产生弹响和摩擦声。 (3)颞下颌关节区域出现自发性疼痛,而颞下颌关节区域则有触痛现象。 (4)下颌运动障碍。 (5)关节盘的移位和髁突软骨的损伤需要通过磁共振成像技术和CBCT来进行确认。
2 动物实验研究
2.1 研究对象与分组
2.1.1 实验动物选择
新疆医学院的伦理学委员会已经对这项研究进行了评估。伦理审核的编号是:20210301-68。动物中心为我们提供了35只雄性SD大鼠(180-220g),并为其提供了动物质量的合格证明。在本次研究中,我们选择了30只SD大鼠作为研究对象,并在4、8、12周的三个干预时段内,将它们随机分为三个主要组(每组10只)。作为对照组,我们选择了5只没有任何干预条件的雄性SD大鼠。
2.2 研究内容与方法
2.2.1 单侧前牙反(UAC)模型的构建
在本次研究中,我们采用了单侧前牙反牙合模型[31]来诱导SD大鼠的颞下颌关节出现软骨退行性变化。具体的造模技术参考了我们课题组之前的研究[32]。我们选用25规格的牛通乳针头,把它切成2.5毫米长的一段,用来做一个金属“套筒”,用于左上颌中切牙。同时,选用20号牛通乳针,切取8毫米。到3.5毫米时,管腔关闭,朝嘴唇方向弯折,就像一个扁平的导向板。该导向板与剩余的体部长轴成135°角,底部的开口被磨平,以适应左边下颚的“套筒”。这款器械是专为上颌中切牙设计的金属“套筒”。首先选择20#牛通乳针头,取其8毫米,在3.5 mm的位置关闭管腔,并向唇侧进行弯曲,从而制成一个与残体长轴形成135度角度的平面导流板。下半部分的切口已经被打磨得非常光滑,适用于左侧下颌的金属“套筒”。本研究采用异氟醚吸入法及大鼠全麻后,以磷酸锌水门汀为粘结剂,将上下颌的“套筒”固定于同一位置,使其与前牙同位,然后使单侧前牙处于反牙合状态。同时,我们还预备了200 μL的EP导管和10 mL离心管。在大鼠开始麻醉之后,将其头部和颈部安置在侧卧的姿势中,先为其皮肤做好准备,然后使用碘伏和酒精对手术区域进行三次消毒,接着逐渐减小手术切口,最后采用无菌纱布制作手术区域的穿孔毛巾。本项研究计划在之前的研究基础上,首先对TMJ进行精确定位。接着,通过耳前区的手术方法来切除TMJ,并逐层剥离TMJ。为了取出关节组织,我们采用了两种不同的方法:第一种是打开关节囊,暴露髁突,并彻底分离和剥离髁突,以防止器械直接与关节面接触,从而产生“假阳性”;第二种是首先将髁突暴露在生理盐水里,接着将其放在无菌的毛巾上,这种方式有助于更深入地观察TMJ的关节表面和滑膜的构造。
2.4 结果
2.4.1 UAC 干预后大鼠颞下颌关节Piezo1和合成代谢因子的表达结果
关于Piezo1、代谢指标MMP13、Col-x以及合成指标Sox9、Col-2、Aggrecan的免疫组织化学染色,具体结果如下所示。在对照组中,Piezo1阳性细胞几乎没有表达,但随着UAC刺激时间的延长,Piezo1的表达水平显著提高,其阳性表达主要集中在软骨和滑膜层的胞质中,特别是在UAC-12W组中,表达尤为突出;在分解代谢指标MMP13和Col-x蛋白的表达情况时,假手术组的表现并没有明显的差异,但UAC组的表达水平随时间逐渐上升。与同期假手术组相比,UAC组每组的MMP13和Col-x蛋白表达都有显著的增加,这些差异在统计学上都是有意义的。在合成指标Sox9、Col-2、Aggrecan的对照组中,可以观察到阳性细胞的表达,但随着UAC时间的延长,这些阳性细胞的表达逐渐减少(见图2);
3 细胞学研究
3.1 研究对象
我们选择了体重在180-220 g范围内的成年雄性SD大鼠,它们的身体健康状况表现得相当出色。实验用动物是从新疆医科大学实验动物中心购买的,并且这些动物是在新疆医科大学实验动物中心进行饲养的。许可证编号为:SYXK(XJ)2003-0001。新疆医科大学第一附属医院的伦理委员会对20210301-68 大鼠进行了审查,确认它们可以自由饮水和标准饲料,并将其饲养在25°C、40%的湿度和12 h的暗循环屏障中。
3.1.2 主要仪器和材料
讨论……………………………42
结论………………………………42
讨论
1. 异常力促进TMJOA的发展
颞下颌关节与咬合状态间存在着密切的生物力学联系。为了模拟异常的生物力学刺激,我们进行了相关研究,在不同的FFSS环境中对软骨细胞进行了刺激,从而构建了OA细胞的模型。综上所述,我们的研究结果证明了从膜到细胞核的信号传导机制,从流体剪切力(FFSS),然后通过Piezo1/Ca2+信号轴传导,将Piezo1调节Ca2+导致F-actin松散结合在一起(图7)。这种信号级联导致关节软骨细胞中Piezo1的过度表达,以响应FFSS。
TMJOA是颞下颌关节中经常出现的一种慢性退化性疾病。其核心的病理特征涵盖了软骨细胞的死亡、细胞外基质(Extracellular matrix,ECM)的降解以及软骨下骨的重塑过程[1]。颞下颌关节是连接下颌骨和颅骨并连接下颌运动的关节,由下颌骨髁突、关节盘、关节结节和关节窝组成。下颌骨髁状突上的软骨层从表层向下由:纤维软骨细胞层、增生软骨细胞层、肥大软骨细胞层和钙化软骨细胞层组成[35]。目前,大量的临床研究已经证明咬合因素、咬合干扰对TMD发生,发展有重要影响,异常咬合产生超生理范围的生物力作用在TMJ髁突,诱发关节出现结构异常或者退行性变而最终导致TMD的发生[36]。特征性非生理运动除造成咀嚼肌损伤,还会给颞下颌关节造成不正常机械应力(如扭力、剪切力等),造成髁突软骨基质内稳态破坏,造成髁突退行性变化[37],髁突软骨与其他软骨不同的生物学方面在于它对髁突软骨重新定位、关节功能和机械负荷变化的重塑能力,软骨细胞死亡加速了软骨的损伤,而其降解代谢与合成代谢之间不平衡导致软骨组织进行性破坏, 致使软骨对机械刺激适应能力下降,进一步出现软骨下骨异常骨重塑等病理表现。疾病后期严重影响生命质量,探索髁突软骨损伤破坏机制至关重要。
结论
综上所述,对软骨细胞进行负载流体剪切力的相关实验均表明:与 0 和 4 dyn/cm2 组相比,随负载力的逐渐增大(8、12 dyn/cm2 组),Piezo1通路、代谢相关指标(Adamts-5,MMP13,Col-x)的表达水平逐渐升高。使用抑制剂GsM Tx4时,软骨细胞的 Piezo1/Ca2+相关通路受到抑制,减缓甚至降低了细胞代谢的发生和F-actin的细胞骨架松散。我们的研究结果显示了Piezo1在UAC模型的表达,并揭示了Piezo1在TMJOA发生和发展中的机制研究。FFSS通过Piezo1/Ca2+信号通路促进机械应力诱导的软骨降解和F-actin的细胞骨架松散。我们的研究结果表明,Piezo1抑制剂GsM Tx4在开发针对TMJOA的靶向治疗方面具有潜在的治疗应用。
参考文献(略)
