牙龈成纤维细胞及牙周韧带成纤维细胞细胞标记物的研究现况

牙龈成纤维细胞及牙周韧带成纤维细胞细胞标记物的研究现况 牙龈成纤维细胞及牙周韧带成纤维细胞细 胞标记物的研究现况 ? 204?现代口腔医学杂志2005年第l9卷第2期 JModernStomatol,March2005,Vo/19,No.2 牙龈成纤维细胞及牙周韧带成纤维细胞 细胞标记物的研究现况 曹金芳综述李纾审校 中图分类号:R780.1文献标识码:A 发育中的牙周组织,间充质为疏松的结缔组织, 含有大量的星网状细胞及丰富的细胞外基质,其星 网状细胞为许多成熟牙周组织细胞的前体细胞.口 腔上皮诱导胚胎期颌骨中间充质细胞形成具有成牙 特性的细胞,牙滤泡的间充质则具有分化成成牙骨 质细胞,成骨细胞和牙周韧带中的成纤维细胞 (periodontalligamentcell,PDLC)_lJ.关于牙龈成 纤维细胞(gingivalfibroblast,GF)的发育起源还不 清楚,牙齿未萌出前,龈嵴和后期的龈垫部位即为牙 齿萌出的部位,龈垫及完全发育的固有牙板部位的 牙龈成纤维细胞可能来自于滤泡周问充质 (perifollicularmesenchyme).推测新形成的牙周韧 带也可能参与牙龈成纤维细胞系的形成_2J. 不同成纤维细胞在牙齿及牙周组织的发育和成 熟期存在着不同的细胞亚系,不同细胞亚型标记物 的研究日益受到重视,目前研究的焦点是如何研究 和分离出标记某种独特细胞特性的标记物.研究不 同的细胞系不仅可以阐述牙齿的发育生物学,而且 可以进一步研究牙周组织再生的过程,以便更好的 促进牙周组织再生.Boyko等发现GF不能在狗的 种植牙周围形成牙周韧带,而PDLC则能够形成牙 周组织再生,至少不阻止其再生J.说明GF和 PDLC在细胞类型的分布及亚系的组成上存在着明 显的差异.文献中见到的区别GF和PDLC的标记 物有:与细胞成骨有关的碱性磷酸酶(alkaline phosphatase,ALP),表皮生长因子受体(epdermal growthreceptor,EGFR),骨桥素(osteopontin, OPN);与细胞成纤维有关的?,?胶原;与细胞迁 移及胶原的更新与代谢有关的a一平滑肌肌动蛋白 (a—smoothmuscleactin,a—SMA)等J. 一 ,ALP 碱性磷酸酶是一组膜结合糖蛋白,分为组织非 特异型(tissue—non—specific,TNSALP),肠型 (intestina1),胎盘型(placenta1)和胎盘样型(placental — like)四种类型.其中TNSALP与矿化组织的形 作者单位:325027温州医学院附属口腔医院(曹金芳);山东大 学口腔医学院(李纾) 成密切相关,通过水解有机磷酸酯,将磷离子释放到 体液环境中,形成过饱和状态,导致钙盐的沉积,牙 周组织中主要为TNSALP型J. PDLC具有一定程度的成骨细胞样的特征,体 外培养的该细胞具有矿化能力,表达高水平的ALP 活性,产生与组织矿化相关的非胶原蛋白,对甲状旁 腺素反应产生cAMP.YorimasaO等体外培养人 PDLC和GF,采用生化法和Northernblot方法检测 ALP及其mRNA水平,结果PDLC具有较高的 ALP活性,而GF的ALP活性较低,其mRNA在 PDLC中有表达,而GF无表达J.JinGao等对体 外培养的GF,PDLC,成骨细胞及成牙骨质细胞用 RT,PCR技术测定ALP的mRNA水平,成骨细胞 及PDLC的mRNA与上述Northernblot法测定的 结果一致,而GF的ALP的表达较低,成牙骨质细 胞则不表达.Goseki等已从培养的人PDLC中分 离出全长ALP的cDNA并测序,证明这种克隆的 cDNA的大小及5,3端的序列与人成骨细胞的 TNSALP一致_8J.故TNSALP可以作为区别GF 和PDLC的细胞标记物,并可部分解释两者在引导 牙周组织再生(guidedtissueregeneration,GTR)过 程中功能上的不同. 二,EGFR 表皮生长因子及其受体(EGF/EGFR)在调节 上皮及间充质来源的细胞的增殖与分化等环节具有 重要的作用,在上皮损伤的修复,肿瘤的生物学行 为,抑制胃液分泌,乳腺及肺组织的成熟,腭的形成 及牙齿的萌出,牙周间隙的稳定及病理状态下的修 复再生等方面具有决定性的调节作用. ChO等_91988年通过鼠体内研究,用酶联免疫 法 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 I—EGF结合位点及EGFR的mRNA分 析提示,培养鼠PDLC中每个细胞约有5.7×10个 EGF结合位点,尽管细胞表面含有大量的EGFR, 经EGF作用的体外培养的成纤维细胞,并不能明显 促进其有丝分裂,趋化作用,也不能刺激其胶原的合 成.因此在成熟PDLC中继续表达大量的EGFR 与其促有丝分裂作用无关,但与其非有丝分裂活性 现代口腔医学杂志2005年第19卷第2期 JModernStomato|,March2005,Vol19,No.2?205? 有关.这一观点与McCulloch1983年的体内研究 结果相符合【10J.生理状态下虽然体内PDLC也表 达大量的EGFR,但其标记指数却非常低,约为0.5 , 3%,而且成年鼠中注射EGF不能明显增加上颌 磨牙PDLC的标记指数.体内牙周组织再生过程中 的PDLC其ALP活性升高,以及从EGFR的表 达角度看PDLC仍具有某些未分化细胞的特性, EGFR通过负调控PDLC向矿化组织形成细胞方向 分化而使其保持在未分化状态,从而维持牙周间隙 的相对稳定而终生不发生矿化. 三,oPN 骨桥素为分泌型糖基化磷蛋白h2],是骨组织中 的主要非胶原蛋白,约占骨基质成分的2%,人OPN 转录后 分子量为44KD,其基因位于4号染色体, mRNA长为1.8kb.cDNA序列分析显示含有RGD (精氨酸一甘氨酸一天冬氨酸序列,arginine, glycine—asparticacidsequence)的细胞粘附序列. MacNeil等用免疫细胞化学及原位杂交证实OPN 是牙骨质的主要成分,可由邻近的成牙骨质细胞分 泌【?j.在牙骨质形成过程中OPN位于牙根表面, 而且可出现在整个牙周膜区,在牙根形成过程中, OPN非特异地分布于整个牙周膜和牙齿的萌出通 道,推测OPN在牙周形成过程中具有抑制自身矿化 作用.以上研究说明OPN在骨重建中,由于所处的 环境不同而发挥了不同的生物学作用. 四,?型胶原 结缔组织的结构主要由其基质分子的组成决 定,牙周韧带基质主要由与抗张强度有关的I,?胶 原纤维组成,现发现的微量成分有:硫酸皮肤素,硫 酸皮肤素一硫酸软骨素混合蛋白多糖,oxytalan纤 维粘连蛋白,细胞粘合素和含不规则螺旋三聚体的 纤维相关胶原(fibril—associatedcollagenswith interruptedtriplehelices,FACITs).FACITS存在于 胶原纤维的表面,与纤维的组织特异性空间存在形 式有关,在维持胶原纤维的三维结构方面有重要的 作用hs]. ?胶原为FACITs的一种,鸡?胶原为220kDa 同分三聚体,由两个螺旋三聚体(COL1,CoL2)和非 螺旋区(NC1,NC2,NC3)间隔排列组成.推测?胶 原通过桥连邻近的纤维与牙周纤维的平行排列有 关,因此,?胶原被认为是标志牙周组织再生的一种 特异性分-T-EJ.通过原位杂交对?胶原的表达与 PDLC胞外基质的重新合成进行分析表明:与压力 侧相比,一周后张力侧标记的细胞含有大量的纺锤 型的细胞核和快速的基质再生,局部?胶原探针的 标记也主要在张力侧,压力侧不表达,明显提示牙周 韧带的更新与?胶原的空间表达是一致的.因此, ?胶原可能是标志牙周组织再生的一种必须的标记 物.最近动物实验研究发现?胶原有两个亚型:鸡 胚型(?A)和鸡腱型(?B),?A在胚胎发育期表 达,而?B则在成熟组织中表达.虽然目前还不清 楚牙周组织中表达何种亚型的?胶原,可以推断主 要应为?BLl7J. 五,伍一SMA 肌动蛋白与成纤维细胞的收缩功能有关,B— actin是牙龈及牙周韧带成纤维细胞中最多的一种 亚型,占细胞总肌动蛋白的80%以上,而0E—SMA 则不足20%u.a—SMA与细胞内张力纤维的多 少成正比,与细胞的收缩功能密切相关,尤其是胶原 的更新.牙周组织基质代谢及胶原更新是人体中最 快的组织,在颌力的作用下细胞具有高的重塑能力 来合成和代谢胶原,实验表明在体外培养的牙周成 纤维细胞中持续性地表达a—SMA,a—SMA被认 为是牙周组织快速更新表型的一个细胞标记物. Pamela等1994年利用免疫萤光染色技术检测体外 培养正常GF和PDLC,在连续传代的细胞中都有持 续性的0E—SMA表达.在13例不同的GF和7例 不同的PDLC中25代细胞中都有a—SMA的表达, 但PDLC稍高于GF,表明0E—SMA在体外培养的 GF和PDLC中是一个稳定的标记物,而愈合过 程中的皮肤成纤维细胞作为细胞标记物则为一种暂 时性的表达[20].a—SMA的量化研究表明,成纤维 细胞更新细胞外基质的能力与0E—SMA和量成正 相关.而与细胞的大小,总actin的量及总蛋白等无 关. 六,补体Clq受体 C1是经典补体途径的第一种成份,是一种钙依 赖复合物,包括三种不同的蛋白成分:Clq,Clr和 C1s.Clq由球蛋白和胶原样蛋白组成.Rei等提出 每个Clq外周有六个球蛋白头部区,各头部连接绳 状的纤维中央区,绳状部位在氨基酸序列和结构上 是一种类胶原样结构,一般认为C1是通过结合其 头部区而形成免疫复合物,并激活补体经典途 径[2ll. 补体经典途径的各个环节现在研究比较清楚, 但C1和其它补体成分在调节细胞功能方面的非免 ? 206?现代口腔医学杂志2005年第l9卷第2期 JModernStomatol,March2005,Vol19,No.2 疫作用还不清楚.Bordin1983年在体外培养GF在 进行Clq结合实验,发现结合位点在2.6,17.7x 106/细胞,在GF中约有10%的细胞为高Clq结合 细胞,表明体外培养的GF含有对c1具有独特结合 能力的细胞亚型,是否这些细胞具有稳定而独特的 生物学功能目前还不清楚,但根据补体Clq的受体 数目和亲和力GF可以分为两个亚型,一型为表面 有高密度,高亲和力的Clq受体,另一型表面则只 有少量的Clq受体,且亲和力低.成纤维细胞通过 胶原样区分子与Clq结合,具有重要的生物学功 能,因为球蛋白区的分子结合有免疫复合物中IgG 的Fc片断,细胞通过这种方式与免疫复合物产生高 的亲合性. 目前研究认为成纤维细胞是由多个功能不同的 细胞亚型组成,一个特定的健康或病变结缔组织是 由不同的成纤维细胞亚型的特殊组合而形成的结 果,结缔组织的病变不仅是细胞损害的结果,还包括 细胞亚型的选择,通过受损组织特定的内环境选择 独特的成纤维细胞亚型从而导致局部结缔组织结构 和功能的改变.GF和PDLC不论从其发育角度, 还是成熟期的不同表型方面都存在着明显的差异, 对其进行深入的研究可能对牙周病的发生机制及牙 周病的修复再生作出某种新的诠释,但更为精确的 区别这两种细胞的标记物还有待于进一步研究. 参考文献 1PalmerRM.LumsdenAG.Developmentofperiodontalligament andalveolarboneinbomograftedrecombinationsofenamelorgans andpapillary,pulpalandfollicularmesenchymeinthemouE~.Arch OralBiol,1987,32(4):281—289. 2McCullochCAG.t3ordinS.Roleoffibroblastsubpopulationsin periodontalphysiologyandpathology.JPeriodontRes,1991,26 (3):144—154. 3BoykoGA,MelcherAH,BrunetteDM.Formationofnew periodontalligamentbyperiodontalligamentcellsimplantedinvivo aftercultureinvitro.Apreliminarystudyoftransplantedrootsin thedog.JPeriodontRes,1981,16(1):73—88. 4LinDG,KennyDJ,BarrettEJ.Storageconditionsofavulsedteeth affectthephenotypeofculturedhumanperiodontalfigamentcells.J PeriodontRes,2000,35(1):42—50. 5GroenvddMC,EvensV,BeertsenW.Alkallnepbosphataseactivity intheperiodontalligamentandgingivaoftheratmolar:itsrelation tocementumformation.JDentRes,1995,74(7):1374—1381. 6OgataY,NiisatoN,SakuraiT,eta1.Comparisonofthe characteristicsofhumangingivalfibroblastsandperiodontal ligamentcells.JPeriodontol,1995,66(12):1025—1031. 7GaoJ,SymonsAL,HaaseH,eta1.Shouldcementoblastsexpress alkalinepbosphataseactivity?Preliminarystudyofrat cementoblastsinvitro.JPeriodontol,1999,70(9):951—959. 8GosekiM,OidaS,TakedaK,eta1.Identificationofbone—type alkMinephosphatasemRNAfromhumanperiodontalligamentcells. 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(本文编辑王植三)(收稿日期2003—06—16)