骨保护素/核因子-κB受体活化因子/核因子κB-受体活化因子配体信号分子调控牙萌出的研究进展

安宁 李姣 梅志丹

1.湖北省肿瘤医院头颈外科 武汉430079；2.华中科技大学同济医学院附属武汉儿童医院（武汉市妇幼保健院）口腔科 武汉430000

牙萌出过程中，既有牙槽骨吸收以形成牙萌出通道，同时又有基部牙槽骨及牙根的形成以获得支持。牙齿萌出阶段牙槽骨吸收与重建受多因素调控，其中骨保护素（osteoprotegerin，OPG）、核因子-κB受体活化因子（receptor activator of nuclear factor-κB，RANK）和核因子κB-受体活化因子配体（receptor activator of nuclear factor-κB ligand，RANKL）信号分子系统在牙槽骨的重塑中起到了至关重要的作用，是调节骨代谢的关键因子[1]。作为骨改建的调节器，其对牙槽骨代谢有双重作用[2]。现将相关研究及进展作一综述，旨在为研究OPG/RANK/RANKL信号分子对牙萌出的影响提供参考。

1 OPG/RANK/RANKL因子

牙萌出、牙槽骨改建的生物学过程受到全身及局部复杂的多分子信号通路调控。OPG/RANK/RANKL是偶联破骨细胞、成骨细胞分化和活化的重要细胞因子，是调节骨代谢的关键因子[3]。OPG/RANK/RANKL均是肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）受体超家族的成员，是调控骨代谢、骨重建和骨构塑中十分重要的信号通路。OPG是成骨/基质细胞分泌的一种抑制破骨细胞分化的诱饵受体，具有抑制破骨细胞生成的功能，亦可作用于骨组织，增加骨密度[4]。RANK是一种Ⅰ型跨膜蛋白，破骨细胞及其前体上的受体，是目前已知唯一的RANKL受体激活剂[5]。RANKL是TNF-α家族的Ⅱ型同源三聚体糖跨膜蛋白，表达于成骨细胞、骨髓基质细胞、破骨细胞前体表面，其对破骨细胞分化、成熟、吸收及功能的维持具有重要意义[6]。

2 OPG/RANK/RANKL信号通路的作用机制

1997年，OPG/RANK/RANKL信号通路被Simonet等[7]发现并应用于骨科疾病等研究领域。RANK是目前已知唯一的RANKL受体激活剂，与RANKL的C端结合，启动细胞内信号事件，促进破骨细胞的活化成熟[8-10]。OPG能竞争性与RANKL结合，从而阻断RANK/RANKL信号通路，拮抗RANKL促进破骨细胞分化及促进破骨功能，抑制破骨细胞的分化及活化，促进骨形成、抑制骨吸收[11-12]。在牙槽骨代谢调节过程中，OPG/RANKL是调节牙槽骨转换平衡的一个重要杠杆。

3 OPG/RANK/RANKL因子对牙萌出的调控

牙萌出既有牙胚冠方骨吸收以形成萌出通道又有牙胚根方骨形成以获得骨支持[13]。骨重塑由各种因子相互协同、拮抗来完成，成骨细胞与破骨细胞是骨重塑的关键，OPG和RANKL为破骨细胞骨重塑的关键调控因子[14]。破骨细胞是牙槽骨吸收的执行细胞，牙萌出过程中抑制或增强破骨细胞形成因子的活性会影响破骨细胞的活化，影响牙槽骨吸收，导致第三磨牙萌出障碍[15]。在第一磨牙牙萌出的局部微环境中，RANKL能介导破骨前体细胞分化为成熟破骨细胞[16]。RANKL是激活破骨细胞活性特异性标志物，其表达增加，可激活、生成破骨细胞，导致骨吸收活动增强[17]。Wise等[18]的研究显示：在牙萌出阶段破骨相关标记基因RANKL的表达在牙囊冠部细胞强于根部细胞，而成骨相关标记基因骨形态发生蛋白-2的表达则在牙囊根部更高。提示牙萌出需要冠方牙槽骨吸收，根方牙槽骨形成。一项动物实验[19]证明：RANKL基因敲除的小鼠，无法形成成熟的破骨细胞，使骨吸收障碍，导致严重的骨硬化症，最终使牙齿萌出障碍。通过观察从出生后3～7 d 3种不同的Rankl基因型（Rankl+/+、Rankl+/-和Rankl-/-）小鼠的下颌第一磨牙和下牙槽骨的表型发现：Rankl-/-小鼠无法激活RANK/RANKL信号通路，较其他2组表现出破骨细胞的活化障碍及磨牙周围牙槽骨肥厚性沉积，从而导致牙齿萌发延迟[20]。连续9 d给予新生小鼠抗RANKL抗体，阻断RANK/RANKL信号通路的活化，抑制破骨细胞的生成。通过微计算机断层扫描技术（micro computed tomography，micro-CT）分析牙槽骨密度，马松染色进行组织学检查发现：小鼠磨牙牙根的发育和牙齿萌发停滞[21]。通过建立过表达的RANKL转基因小鼠模型观察到明显的骨质疏松，早期的牙齿萌出和牙根形成迟缓[22]。OPG作为破骨细胞的负调节因子，将小鼠OPG基因敲除，则出现破骨细胞数量明显增多，随后将导致严重的骨质疏松[23]。如增加OPG的表达，可有效地抑制RANK/RANKL信号传导，抑制破骨细胞的成熟，调节成骨活化，表现出周围牙槽骨新骨生成效应，并导致牙齿的发育及萌出延迟[24]。OPG的表达下调可能会促进牙囊细胞向破骨细胞分化，抑制成骨效应，促进牙槽骨的吸收，加速牙萌出[25]。

4 介导调节OPG/RANK/RANKL信号通路影响牙萌出的分子机制

成骨细胞与破骨细胞是骨重塑的关键，破骨细胞是OPG/RANK/RANKL信号分子发挥局部作用的重要靶细胞，OPG和RANKL为其调控骨重塑的关键蛋白。甲状腺激素相关蛋白（parathyroid hormone-related protein，PTHrP）可以上调牙囊细胞中RANKL/OPG比值，激活破骨细胞破骨活动；抑制Wnt/β-catenin成骨信号通路，使牙囊细胞向成骨分化受抑制，从而抑制牙槽骨生成，加速牙萌出[26]。此外，间充质祖细胞通过由PTHrP和PTH/PTHrP受体信号传导介导的自分泌系统调节牙齿萌出[27]。电压门控氯通道-7[28]的表达降低会影响成釉细胞、成牙本质细胞和牙囊细胞的分化，并通过介导OPG/RANK/RANKL信号通路下调RANKL上调OPG的表达，从而影响牙囊细胞的破骨细胞生成，导致新生小鼠上颌第一磨牙牙萌出困难。外源性应用异鼠李素3-O-新橙皮糖苷[29]可促进小鼠下颌第一磨牙冠方RANKL表达，激活一系列破骨细胞特异性基因，产生破骨反应，加速了冠方牙槽骨的吸收，其将可能成为临床上治疗延迟性牙萌出的手段之一。牙周膜干细胞[30]通过机械应力的诱导，上调RANKL的表达和减少RUNT相关转录因子2（runt-related transcription factor 2，Runx2）、碱性磷酸酶、OPG的表达，增加了RANKL/OPG比值，诱导破骨细胞的增殖和分化，促进乳牙的牙根吸收致乳牙脱落，从而促进恒牙萌发。Wang等[31]的研究发现：锁骨颅骨发育不全的患者恒牙萌出延迟的病因可能是Runx2突变，导致Runx2的数量降低，使RANKL/OPG和RANKL/RANK比率下调，导致破骨细胞数量减少，使牙齿萌出延迟。Boabaid等[32]认为：在乳、恒牙的替换过程中，PTHrP通过成牙骨质细胞影响OPG/RANKL系统的平衡，从而促进破骨细胞的生成，使乳牙牙根吸收及恒牙萌出。有研究[33]观察到Wnt5a表达增高的牙囊细胞中，磷酸化c-Jun氨基末端激酶1/2被激活，且Wnt5a显著增强RANKL表达，还可以增强牙囊干细胞的迁移能力，提示Wnt5a参与牙囊单核/破骨细胞的招募并与牙萌出过程中的骨改建有关。集落刺激因子-1（colony-stimulating factor-1，CSF-1）、RANKL、

OPG是破骨形成的关键调节因子，下颌第一磨牙牙萌出时其在牙囊中的表达具有明显的时间及空间上的差异。CSF-1通过介导上调RANKL、下调OPG的表达，促进牙囊招募大量单核细胞，刺激破骨前体细胞的增殖，协调牙萌出[34]。Isawa等[35]研究抗RANKL抗体应用于1周龄小鼠，每周给药1次，共给药7次，结果发现：接受抗RANKL抗体的小鼠通过阻断RANK/RANKL信号通路，显著减少了破骨细胞生成并增加了骨量，但却表现出正常的生长和牙齿萌出，与对照组无显着差异。可能是因为幼鼠在生长发育过程中受多因素、多信号通路来调节牙萌出，但具体机制还不是很明确。

5 展望

综上所述，牙萌出由多种细胞体系及分子共同协作完成，其中破骨细胞是牙萌出的关键，OPG/RANK/RANKL信号通路是调控破骨细胞分化、成熟及功能的重要信号途径。其在牙萌出牙槽骨的调控中具有时间及空间的差异性，牙萌出时调控牙囊冠部区域破骨细胞形成和萌出所需的牙槽骨吸收，形成牙萌出通道；同时调控牙囊基部成骨细胞活化促进牙根及萌出所需的牙槽骨形成，为牙萌出提供动力，进而调控牙齿萌出。虽然OPG/RANK/RANKL信号分子对牙萌出的调控作用得到了一致的认可，但其作用机制依然未完全明确，且通过介导调节OPG/RANK/RANKL信号通路对牙萌出的多种药物及相关因子适宜剂量及其应用时间尚未研究透彻。故明确OPG/RANK/RANKL信号通路对牙萌出相关机制研究对临床治疗延迟性牙萌出十分的重要。

利益冲突声明：作者声明本文无利益冲突。