骨质疏松大鼠雌激素治疗后牙周组织中骨形成蛋白的分布
作者：金作林 丁寅 李潇 金岩 杨金虎
单位：金作林(第四军医大学口腔医学院，陕西 西安 710032)；丁寅(第四军医大学口腔医学院，陕西 西安 710032)；李潇(第四军医大学口腔医学院，陕西 西安 710032)；金岩(第四军医大学口腔医学院，陕西 西安 710032)；杨金虎(第四军医大学口腔医学院，陕西 西安 710032)
关键词：雌激素；骨形成蛋白；骨质疏松；正畸牙齿
牙体牙髓牙周病学杂志000405 [摘 要]目的:观察骨质疏松大鼠雌激素治疗后牙周组织中骨形成蛋白(BMP)的分布,探讨雌激素对牙周组织中BMP的作用以及BMP对牙槽骨改建的影响。方法:选取雌性SD大鼠18只,分为正常对照组、骨质疏松组和雌激素治疗组。用免疫组织化学染色方法观察并比较3组中第一磨牙牙周组织中BMP染色阳性强度。结果:3组大鼠BMP染色强度均有所不同。与正常对照组相比,雌激素治疗组牙周组织中BMP染色增强,张力区最为明显，骨质疏松组染色减弱。破骨细胞染色在雌激素治疗组有所减弱，在骨质疏松组明显增强。结论:雌激素促进成骨细胞及骨细胞分泌BMP，增强成骨作用;抑制破骨细胞的活性。
, http://www.100md.com
[中图号]R780.2 [文献标识码]A
[文章编号]1005-2593(20 00)04-0204-03
Effects of estrogen on bone morphogenetic protein distribution in the orthodontic periodontal tissues of the osteoporosis rats
JIN Zuo-lin,DING-Yin,LI-Xiao,et al
(School of Stomatology,The Fourth Military Medical University，Xi'an 710032,China)
[Abstract]AIM:To research the effects of estrogen on BMP distribution in periodontal tissues of the first orthodontic maxillary molar in osteoporosis rats.METHODS:Immmunohistochemical stain ing technique (ABC method).Using monoclonal antibody to BMP,it was observed that the staining density of BMP in periodontal tissues varied and compared according to differrent parts and treatment measures.RESULTS:In the osteoporosis +NS group,the BMP was poorlier stained than that of the controls,but the BMP of osteoporosis +EST group was stained intensly.The density of BMP in the osteoclast was not consistent,lowly in the osteoporosis+EST group,highly in the osteoporosis+NS group.CONCLUSION:Estrogen can promote the osteoblast to produce the BMP and increase its activity.On the other hand,estrogen may inhibit the activity of osteoclast.
, 百拇医药
[Key words]Estrogen；Osteoporosis；Bone morphogenetic protein；Orthodontics
骨形成蛋白(bone morphogenetic protein,BMP)是一种具有高度骨诱 导活性的低分子量多肽,存在于许多 骨组织、 牙齿及牙周组织中并参与骨组织的形成与改建,近年来实验证明，BMP是骨形成的 重要调节因子。雌激素替代疗法是治疗绝经后骨质疏松的重要方法。有证据表明雌激素对 BM P具有调节作用,但其机理尚未明确。本实验运用免疫组织化学染色方法,观察骨质疏松大鼠 正畸牙齿牙周组织内BMP的分布以及雌激素治疗后BMP分布的改变,探讨雌激素对牙周组织 中BMP的作用,以及雌激素对骨改建的调节。
1 材料和方法
1.1 材料
18只健康雌性SD大鼠,3月龄。随机分为3组： 正常对照组、骨质疏松组和骨质疏松雌 激素治疗组,每组6只。
, http://www.100md.com
1.2 方法
1.2.1 主要试剂
鼠抗人bBMP-McAb(第四军医大学口腔病理科)；
ABC试剂盒(Vector，USA)；
苯甲酸雌二醇(天津氨基酸公司)。
1.2.2 动物模型复制
6只大鼠行假卵巢切除术(正常对照组)，12只大鼠行卵巢切除术(6只 为骨质疏松组，6只为雌激素治疗组)。6周后，安装矫治器,并给予治疗组大鼠苯甲酸雌二 醇10μg/kg(皮下注射)，每3天注射1次,其余两组注射等剂量的生理盐水。
1.2.3 矫治器设计与制作
, 百拇医药
麻醉下将弹力线结扎于大鼠上颌第一磨牙与两切牙间,以两切牙 为支抗向前移动第一磨牙,力值为30g，每周加力1次,加力后60d处死动物。
1.2.4 免疫组织化学染色
切取上颌第一磨牙及牙周组织，常规制作组织学切片,常规AB C法免疫组织化学染色,第一抗体为鼠抗人bBMP-McAb,工作浓度1:10,阴性对照用磷酸缓冲 液(PBS)代替第一抗体。
2 结果
BMP染色在骨细胞、软骨细胞、成骨细胞、破骨细胞、牙周膜成纤维细胞、成釉细胞、牙骨 质细胞、牙本质细胞呈阳性(图1)。与正常对照组相比,骨质疏松组牙槽骨吸收明显，骨小梁变细，髓腔增大，骨陷窝内骨细胞、牙周膜成纤维细胞、成骨细胞染色均减弱,破骨细胞染色明显增强,而成釉细胞、牙本质细胞、牙骨质细胞染色基本相同。压力区牙周组织染色较张力区弱,牙根部牙骨质吸收处染色较强(图2)。雌激素治疗组牙槽骨骨小梁变粗，髓腔减小。张力区牙周膜成纤维细胞染色明显增强,密布于骨表面的成骨细胞染色明显增强,可见明显新骨形成，破骨细胞染色减弱(图3)。
, http://www.100md.com
(A:牙本质 B：根分叉牙槽骨 C：牙周膜压力侧 D：牙周膜张力侧)
图1 正常对照组大鼠牙周组织BMP染色 (ABC法，×20)
图2 骨质疏松组牙周组织BMP染色(ABC法，×20)
图3 雌激素治疗组给药后60 d牙周组织BMP染色 (ABC法，×20)
3 讨论
BMP最早是由Urist分离出来的一种酸性多肽,具有扩散性,能够诱导血管周围的未分化间质细胞向骨和软骨发生不可逆的分化。现在研究发现,BMP广泛分布在骨基质的胶原纤维、新生的骨基质、成骨细胞和骨髓细胞中。在牙及牙胚中主要位于前期牙本质、外釉细胞、成釉细胞及形成牙槽骨的牙囊细胞中[1]。
, http://www.100md.com 雌激素对体内骨平衡具有主要作用，它可以降低骨转换,维持骨量。雌激素直接作用于成骨细胞、破骨细胞的高亲合性受体而发挥作用。许多证据显示雌激素降低破骨细胞作用也可能通过成骨细胞旁分泌骨活性因子，包括IL-1、IL-6、肿瘤坏死因子(TNF)、转移生长因子-β(TGF-β)等[2]。BMP是TGF-β家族的成员,在骨干芽胚发育中BMP含量高,系列TGF-β/BMP基因表达暗示可能与骨及软骨形成有关[3]。体外实验证明雌激素能促进BMP的分泌,调节成骨细胞分泌一种或多种BMP,反过来BMP又促进雌激素对骨及软骨的作用[4]。本实验观察到骨质疏松组牙周组织BMP染色较弱,成骨作用减弱,雌激素治疗后牙周组织染色明显增强,说明雌激素促进BMP的分泌。最近实验证明雌激素主要促进BMP-6的分泌[5],而BMP-6对早期成骨细胞和骨发育有直接作用,BMP-6本身对hFOB/ER细胞系的分化与增殖作用并不明显,但加入雌激素后使BMP-6分泌增加,增强了成骨细胞的分化。雌激素促进BMP-6合成的机制并不清楚,但雌激素对BMP-6的调节具有重要影响。有人认为这也可能是一种生理性效应,所以雌激素主要促进BMP-6的 合成,后者通过自分泌和旁分泌途径促进未分化细胞分化成为成骨细胞,未成熟骨转变为软 骨。实验中观察到牙周膜成纤维细胞(PDL)染色呈阳性,说明可能PDL具有某些骨母细胞活性 ,有向成骨样细胞分化的可能,进而分化为成骨细胞[6]。破骨细胞在骨质疏松组 染色强烈,可能与骨质疏松时破骨细胞活跃、吞噬过多骨细胞有关。另外破骨细胞内是否 有 内源性BMP尚无定论。雌激素治疗后破骨细胞活性受到抑制而使染色降低。雌激素抑制破骨 细胞作用可以通过促进破骨细胞溶酶体的形成,抑制破骨细胞标志酶抗酒石酸酸性磷酸酶Ⅱ 和碳酸酐酶Ⅱ的活性而抑制破骨细胞活性[7]。
, 百拇医药
BMP是调节骨形成的重要因子。雌激素通过促进成骨细胞分泌BMP促进骨形成。这对骨质疏松症患者正畸治疗具有重要意义，必然影响正畸牙齿的移动、正畸疗程以及矫治后的保持。
参考文献：
[1]杨连甲,金岩.骨形成蛋白在骨和牙胚中的分布[J].中华口腔医学杂志,1992,27(2):102
[2]Oursler MJ,Cortese PE,Keeting MA,et al.Modulation of transforming growth factor-β production in normal human osteoblast-like cells by 17-estrodiol and parathyroid hormone[J].Endocrinol,1991,129:3313
[3]Kassem M,Okazaki R,De Leon，et al.Potential mechanism of estrogen-mediated decrease in bone formation:estrogen increases production of inhibitory insulin-like growth factor binding protein-4[J].Proc Assoc Am.Phy sicians,1996,108(2):155
, 百拇医药
[4]Kesser ER.Bone morphogenetic protein-1:the typeⅠprocollagen-C proteinase[J].Science,1996,297:360
[5]Thies RS,Bauduy BA,Ashon LK,et al.Recombinant human bone morphogenetic protein-2 induces differentiation in W-20-17 stromal cells[J].E ndocrinol,1992,130:1318
[6]Rickard DJ,Lorenz CH,Susan KB,et al.BMP-6 production in human osteoblastic cell lines selective regulation by estrogen[J].J Clin Inv est,1998,101:413
[7]Sarnat BG.Differential growth and healing of bones and teeth[J].Clin Orthep,1984,13:219
[8]Zhen MH.17-estrodiol supresses gene expression of tartrate -resistant acid phosphatase and carbonic anhydrase Ⅱ in ovariectomized rats[J].Calcrif Tissue Int,1995,56(2):166
收稿日期：1999-07-02, 百拇医药
单位：金作林(第四军医大学口腔医学院，陕西 西安 710032)；丁寅(第四军医大学口腔医学院，陕西 西安 710032)；李潇(第四军医大学口腔医学院，陕西 西安 710032)；金岩(第四军医大学口腔医学院，陕西 西安 710032)；杨金虎(第四军医大学口腔医学院，陕西 西安 710032)
关键词：雌激素；骨形成蛋白；骨质疏松；正畸牙齿
牙体牙髓牙周病学杂志000405 [摘 要]目的:观察骨质疏松大鼠雌激素治疗后牙周组织中骨形成蛋白(BMP)的分布,探讨雌激素对牙周组织中BMP的作用以及BMP对牙槽骨改建的影响。方法:选取雌性SD大鼠18只,分为正常对照组、骨质疏松组和雌激素治疗组。用免疫组织化学染色方法观察并比较3组中第一磨牙牙周组织中BMP染色阳性强度。结果:3组大鼠BMP染色强度均有所不同。与正常对照组相比,雌激素治疗组牙周组织中BMP染色增强,张力区最为明显，骨质疏松组染色减弱。破骨细胞染色在雌激素治疗组有所减弱，在骨质疏松组明显增强。结论:雌激素促进成骨细胞及骨细胞分泌BMP，增强成骨作用;抑制破骨细胞的活性。
, http://www.100md.com
[中图号]R780.2 [文献标识码]A
[文章编号]1005-2593(20 00)04-0204-03
Effects of estrogen on bone morphogenetic protein distribution in the orthodontic periodontal tissues of the osteoporosis rats
JIN Zuo-lin,DING-Yin,LI-Xiao,et al
(School of Stomatology,The Fourth Military Medical University，Xi'an 710032,China)
[Abstract]AIM:To research the effects of estrogen on BMP distribution in periodontal tissues of the first orthodontic maxillary molar in osteoporosis rats.METHODS:Immmunohistochemical stain ing technique (ABC method).Using monoclonal antibody to BMP,it was observed that the staining density of BMP in periodontal tissues varied and compared according to differrent parts and treatment measures.RESULTS:In the osteoporosis +NS group,the BMP was poorlier stained than that of the controls,but the BMP of osteoporosis +EST group was stained intensly.The density of BMP in the osteoclast was not consistent,lowly in the osteoporosis+EST group,highly in the osteoporosis+NS group.CONCLUSION:Estrogen can promote the osteoblast to produce the BMP and increase its activity.On the other hand,estrogen may inhibit the activity of osteoclast.
, 百拇医药
[Key words]Estrogen；Osteoporosis；Bone morphogenetic protein；Orthodontics
骨形成蛋白(bone morphogenetic protein,BMP)是一种具有高度骨诱 导活性的低分子量多肽,存在于许多 骨组织、 牙齿及牙周组织中并参与骨组织的形成与改建,近年来实验证明，BMP是骨形成的 重要调节因子。雌激素替代疗法是治疗绝经后骨质疏松的重要方法。有证据表明雌激素对 BM P具有调节作用,但其机理尚未明确。本实验运用免疫组织化学染色方法,观察骨质疏松大鼠 正畸牙齿牙周组织内BMP的分布以及雌激素治疗后BMP分布的改变,探讨雌激素对牙周组织 中BMP的作用,以及雌激素对骨改建的调节。
1 材料和方法
1.1 材料
18只健康雌性SD大鼠,3月龄。随机分为3组： 正常对照组、骨质疏松组和骨质疏松雌 激素治疗组,每组6只。
, http://www.100md.com
1.2 方法
1.2.1 主要试剂
鼠抗人bBMP-McAb(第四军医大学口腔病理科)；
ABC试剂盒(Vector，USA)；
苯甲酸雌二醇(天津氨基酸公司)。
1.2.2 动物模型复制
6只大鼠行假卵巢切除术(正常对照组)，12只大鼠行卵巢切除术(6只 为骨质疏松组，6只为雌激素治疗组)。6周后，安装矫治器,并给予治疗组大鼠苯甲酸雌二 醇10μg/kg(皮下注射)，每3天注射1次,其余两组注射等剂量的生理盐水。
1.2.3 矫治器设计与制作
, 百拇医药
麻醉下将弹力线结扎于大鼠上颌第一磨牙与两切牙间,以两切牙 为支抗向前移动第一磨牙,力值为30g，每周加力1次,加力后60d处死动物。
1.2.4 免疫组织化学染色
切取上颌第一磨牙及牙周组织，常规制作组织学切片,常规AB C法免疫组织化学染色,第一抗体为鼠抗人bBMP-McAb,工作浓度1:10,阴性对照用磷酸缓冲 液(PBS)代替第一抗体。
2 结果
BMP染色在骨细胞、软骨细胞、成骨细胞、破骨细胞、牙周膜成纤维细胞、成釉细胞、牙骨 质细胞、牙本质细胞呈阳性(图1)。与正常对照组相比,骨质疏松组牙槽骨吸收明显，骨小梁变细，髓腔增大，骨陷窝内骨细胞、牙周膜成纤维细胞、成骨细胞染色均减弱,破骨细胞染色明显增强,而成釉细胞、牙本质细胞、牙骨质细胞染色基本相同。压力区牙周组织染色较张力区弱,牙根部牙骨质吸收处染色较强(图2)。雌激素治疗组牙槽骨骨小梁变粗，髓腔减小。张力区牙周膜成纤维细胞染色明显增强,密布于骨表面的成骨细胞染色明显增强,可见明显新骨形成，破骨细胞染色减弱(图3)。
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(A:牙本质 B：根分叉牙槽骨 C：牙周膜压力侧 D：牙周膜张力侧)
图1 正常对照组大鼠牙周组织BMP染色 (ABC法，×20)
图2 骨质疏松组牙周组织BMP染色(ABC法，×20)
图3 雌激素治疗组给药后60 d牙周组织BMP染色 (ABC法，×20)
3 讨论
BMP最早是由Urist分离出来的一种酸性多肽,具有扩散性,能够诱导血管周围的未分化间质细胞向骨和软骨发生不可逆的分化。现在研究发现,BMP广泛分布在骨基质的胶原纤维、新生的骨基质、成骨细胞和骨髓细胞中。在牙及牙胚中主要位于前期牙本质、外釉细胞、成釉细胞及形成牙槽骨的牙囊细胞中[1]。
, http://www.100md.com 雌激素对体内骨平衡具有主要作用，它可以降低骨转换,维持骨量。雌激素直接作用于成骨细胞、破骨细胞的高亲合性受体而发挥作用。许多证据显示雌激素降低破骨细胞作用也可能通过成骨细胞旁分泌骨活性因子，包括IL-1、IL-6、肿瘤坏死因子(TNF)、转移生长因子-β(TGF-β)等[2]。BMP是TGF-β家族的成员,在骨干芽胚发育中BMP含量高,系列TGF-β/BMP基因表达暗示可能与骨及软骨形成有关[3]。体外实验证明雌激素能促进BMP的分泌,调节成骨细胞分泌一种或多种BMP,反过来BMP又促进雌激素对骨及软骨的作用[4]。本实验观察到骨质疏松组牙周组织BMP染色较弱,成骨作用减弱,雌激素治疗后牙周组织染色明显增强,说明雌激素促进BMP的分泌。最近实验证明雌激素主要促进BMP-6的分泌[5],而BMP-6对早期成骨细胞和骨发育有直接作用,BMP-6本身对hFOB/ER细胞系的分化与增殖作用并不明显,但加入雌激素后使BMP-6分泌增加,增强了成骨细胞的分化。雌激素促进BMP-6合成的机制并不清楚,但雌激素对BMP-6的调节具有重要影响。有人认为这也可能是一种生理性效应,所以雌激素主要促进BMP-6的 合成,后者通过自分泌和旁分泌途径促进未分化细胞分化成为成骨细胞,未成熟骨转变为软 骨。实验中观察到牙周膜成纤维细胞(PDL)染色呈阳性,说明可能PDL具有某些骨母细胞活性 ,有向成骨样细胞分化的可能,进而分化为成骨细胞[6]。破骨细胞在骨质疏松组 染色强烈,可能与骨质疏松时破骨细胞活跃、吞噬过多骨细胞有关。另外破骨细胞内是否 有 内源性BMP尚无定论。雌激素治疗后破骨细胞活性受到抑制而使染色降低。雌激素抑制破骨 细胞作用可以通过促进破骨细胞溶酶体的形成,抑制破骨细胞标志酶抗酒石酸酸性磷酸酶Ⅱ 和碳酸酐酶Ⅱ的活性而抑制破骨细胞活性[7]。
, 百拇医药
BMP是调节骨形成的重要因子。雌激素通过促进成骨细胞分泌BMP促进骨形成。这对骨质疏松症患者正畸治疗具有重要意义，必然影响正畸牙齿的移动、正畸疗程以及矫治后的保持。
参考文献：
[1]杨连甲,金岩.骨形成蛋白在骨和牙胚中的分布[J].中华口腔医学杂志,1992,27(2):102
[2]Oursler MJ,Cortese PE,Keeting MA,et al.Modulation of transforming growth factor-β production in normal human osteoblast-like cells by 17-estrodiol and parathyroid hormone[J].Endocrinol,1991,129:3313
[3]Kassem M,Okazaki R,De Leon，et al.Potential mechanism of estrogen-mediated decrease in bone formation:estrogen increases production of inhibitory insulin-like growth factor binding protein-4[J].Proc Assoc Am.Phy sicians,1996,108(2):155
, 百拇医药
[4]Kesser ER.Bone morphogenetic protein-1:the typeⅠprocollagen-C proteinase[J].Science,1996,297:360
[5]Thies RS,Bauduy BA,Ashon LK,et al.Recombinant human bone morphogenetic protein-2 induces differentiation in W-20-17 stromal cells[J].E ndocrinol,1992,130:1318
[6]Rickard DJ,Lorenz CH,Susan KB,et al.BMP-6 production in human osteoblastic cell lines selective regulation by estrogen[J].J Clin Inv est,1998,101:413
[7]Sarnat BG.Differential growth and healing of bones and teeth[J].Clin Orthep,1984,13:219
[8]Zhen MH.17-estrodiol supresses gene expression of tartrate -resistant acid phosphatase and carbonic anhydrase Ⅱ in ovariectomized rats[J].Calcrif Tissue Int,1995,56(2):166
收稿日期：1999-07-02, 百拇医药