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编号:10283175
钙结合蛋白Calbindin-D28K在人牙胚发育过程中的表达
http://www.100md.com 《牙体牙髓牙周病学杂志》 2000年第2期
     作者:王景杰 牛忠英 倪龙兴

    单位:王景杰(第四军医大学口腔医学院,陕西 西安 710032);牛忠英(第四军医大学口腔医学院,陕西 西安 710032);倪龙兴(第四军医大学口腔医学院,陕西 西安 710032)

    关键词:Calbindin-D28K; 免疫组化; 牙胚; 人

    牙体牙髓牙周病学杂志000203 【摘 要】 目的:研究人牙胚不同发育时期Calbin din-D28K(CaB)的表达,以期分析CaB在人牙体硬组织形成过程中的作用,为探明人牙齿 矿化 过程中经细胞钙转导机制提供实验依据。方法:免疫组化ABC染色。 结果:人牙胚蕾、帽状期成釉器无CaB的表达;钟状早期成釉器 的内 釉细胞及部分牙乳头表面处于分化状态的细胞弱阳性染色;钟状晚期成釉器的成釉细胞、成 牙本质细胞及部分胞核呈现强阳性染色。结论:CaB参与了人釉质及 牙本质的形成过程,并且在人牙胚发育过程中的CaB表达具有时间特异性及细胞特异性 。
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    【中图号】 R780.2 【文献标识码】 A

    【文章编号】 1005-2593(20 00)02-0063-04

    Immunolocalization of calbindin-D28K in human tooth germ developm ent

    WANG Jing-jie, NIU Zhong-ying, NI Long-xing

    (School of Stomatology, The Fourth Military Medical University,Xi'an 710032)

    【Abstract】 AIM: To investigate the express of calbind in-D28K(CaB) in human tooth germ development and its possible role in biomineral izatio n during tooth development. METHODS: ABC immunohistochemic al technique. RESULTS: CaB was not detected during early odontogenesis from the dental lamina to the late c ap stage .Small amount of the protein first appeared in ameloblast and some of dif ferenting cells in the surface of dental papilla in early bell stage. As to late bell stage, the cytoplasm of ameloblasts and odontoblasts with secreted dentin was all stained strongly, as well as some of n uclei. CONCLUSION: CaB participated in the human odontogen esis. Besides, the express of CaB in human toot h germ development was time-specific and cell-specific.
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    【Key words】 Calbindin-D28K; immunohistochemistry; teet h germ; human

    Calbindin-D28 K(CaB)是一种主要存在于细胞浆中、Mr为27.8×103的可溶性蛋白质 ,属于钙结合蛋白(Cancium-binding protein CaBP)家族中的一员。它与细胞内游离钙离 子有高度亲和力,从而可介导调节钙离子参与包括硬组织的矿化等多种生理功能[1,2 ],尤 其在生物体硬组织矿化过程中,对经细胞钙转导具有重要作用[3]。自CaB发现以来 ,一些学者 运用免疫组织化学[4,5]、放射免疫分析[6]、蛋白质印迹[7]以 及原位杂交[8,9]等技术对其在与钙平衡密切相关的肾、骨、小肠、神经系统等诸 多组织中的分布研究较多。对于CaB在牙胚发育过程中的分布,由于取材的限制,大多局限 在动物牙胚的研究[10,11],而有关人牙胚发育过程中CaB的分布报道甚少。本 文采用免疫组化技术,对不同发育时期的人牙胚中CaB的分布进行观察,进而探讨CaB在人牙 体硬组织形成中的作用,以期为深入研究人牙齿矿化过程中经细胞钙离子转导机制提供实验 依据。
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    1 材料和方法

    1.1 组织和抗体准备

    选择胎龄约14和24周合法引产胎儿各1个。

    取上、下颌骨,40g/L多聚甲醛液(pH7.3 , 0.01mol/L PBS)固定24h,4℃ EDTA脱钙,700~1000ml/L乙醇逐级脱水,石蜡包埋,垂直切片,片厚6μm,每例标本选2张做HE染 色,确定发育时期, 其余进行免疫组化染色。

    Calbindin-D28K单克隆抗体(美国Sigma公司C-8666),工作浓度1:200。

    SABC试剂盒(武汉博士德生物工程有限公司)。

    1.2 免疫组化染色

    采用ABC法,切片脱蜡至水,新鲜配置30ml/L过氧化氢灭活内源性酶10min;滴加 复合消化液10min;滴加正常血清封闭液室温20min,滴加一抗,4℃湿盒过夜;37℃复温1 h;湿盒中加二抗37℃孵育1h;滴加SABC 37℃ 20min;DAB- H2O2显色。镜下控制 反应时间。上述各步之后均用PBS振洗3次,每次5min,对照用PBS代替一抗,其余步骤相同 ,标本用苏木精复染胞核。
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    2 结果

    蕾状期成釉器中染色阴性(图1)。帽状期成釉器中染色阴性(图2)。钟状早期成釉器 中,成熟的内釉上皮诱导牙乳头中的间充质细胞分化为成牙本质细胞,但尚未见硬组织形成 ,其中牙乳头表面处于分化状态的细胞部分染色弱阳性(图3)。钟状晚期成釉器中,成熟 的内釉上皮分化为成釉细胞,成熟的成牙本质细胞也开始分泌前期牙本质,此时的成釉细胞 及成牙本质细胞呈现强阳性染色;中间层及星网层的部分细胞也呈现阳性染色;牙乳头细胞 中阳性细胞分布不均,其中,靠近成牙本质细胞的牙乳头细胞多为阳性,并且越接近硬组织 形成区染色越强。一些成熟成釉细胞及成牙本质细胞的细胞核中也有染色(图4)。

    图1 蕾状期成釉器中染色阴性(ABC,×100)
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    图2 帽状期成釉器中染色阴性(ABC, ×100)

    图3 钟状早期成釉器,成熟的内釉上皮(I)、牙乳头表面处于分化状态的细胞 (P)中CaB 弱阳性(ABC, ×400)

    图4 钟状晚期成釉器,成釉细胞(A) 、 成牙本质细胞 (O) 、中间层细胞(S) 、牙乳头细 胞(P) 中均呈现CaB强阳性(ABC, ×400)

    3 讨论

    目前所发现的介导、调节细胞内钙的钙调蛋白有200多种,作为CaBP家族中具有VitD依赖性 的 成员CaB,在多种动物的多种组织中广泛分布,且其分布具有时间特异性和分布区域的特异 性[12],CaB还具有多种重要的作用:可作为载体蛋白,有助于加强钙离子的易化 扩散,即 参与细胞内钙转导;可以高亲和力结合钙离子,即可能作为钙离子的缓冲蛋白参与调节;可 作为钙敏感调节蛋白与钙转运系统的其它分子如D9K、OC、CaM等协同作用;可与ALP发生钙 离子依赖性结合,从而激活一系列其他的细胞内反应;CaB还可能改变胞膜上钙通道蛋白的 活性,从而选择性增加细胞膜对钙离子的摄取;也能够进入细胞核中,其作用可能是参与某 些基因活性的调节。可见,CaB可作为转运酶、蛋白或泵帮助调节细胞内钙离子浓度。因 此它与硬组织的矿化密切相关[13]
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    在以往的研究中,对CaB在大鼠牙齿及牙胚组织中的分布已有所报道[10,11] ,但 对于其在人牙胚发育过程中的分布还未探明,至于其功能意义就更不明确。因此,本研究旨 在对人牙齿硬组织发生、分泌、矿化过程中CaB的表达进行定位,进而探讨牙齿矿化中的经 细胞钙离子转导机制。

    3.1 牙胚不同发育时期CaB的表达不同

    Elms[14]曾对大鼠磨牙釉质发生中CaB的分布进行研究,发现在蕾、帽状期均未观 察到CaB的表达,晚钟状期开始在零散分化的成釉细胞中出现CaB阳性反应,整个分泌期的成 釉细胞包括其童氏突中均有CaB免疫阳性反应。1996年Hubbard[15]也对大鼠成釉细 胞中丰富的钙平衡机理进行研究,将大鼠釉质形成按分化期、分泌期和成熟期进行观察,发 现分泌期成釉细胞具有很高的钙容量,而且CaB在其分泌期的表达也最为旺盛。本研究结果 证明,人牙齿发育过程中CaB的表达也具有时间特异性,且人与大鼠的表达有差异。人牙胚 在 钟状早期的某些基质分泌细胞中便出现弱阳性染色,至钟状晚期有硬组织形成时,在成釉 细胞及成牙本质细胞均出现强阳性染色,甚至一些胞核中也有CaB表达。由于人牙釉质与牙 本质的形成交错进行,而且二者基质的分泌与矿化均是逐层完成,因此成釉细胞与成牙本质 细胞分泌泡的形成即意味该细胞已有对钙离子的额外需求,而此时CaB的出现说明其与钙离 子的细胞内转导作用有关。
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    Berdal[16]曾报道发现D9K与D28K在同一分泌期成釉细胞中的共存,从而提 示此时的D28K可能还与其他钙敏感调节蛋白有协同作用。而且本实验的定位研究发现普通牙 乳头细胞中并无CaB阳性,但当钟状期受内釉上皮的诱导而分化为成牙本质细胞时,出现CaB 免疫阳性反应,因此提示CaB也可能在细胞分化中起一定作用,并可考虑作为牙乳头细胞分 化为成牙本质细胞的标志之一。

    3.2 同一牙胚不同细胞中CaB的表达不同

    以往对大鼠牙胚中CaB分布的研究[14]即发现,整个分泌期的成釉细胞包括其童氏 突中均有免疫阳性反应,而成牙本质细胞、根鞘上皮、中间层、星网层细胞以及牙本质、釉 质基质中均无CaB表达。本研究结果显示,在人牙胚的钟状晚期,成釉细胞胞浆及成牙本质 细胞胞浆中均呈现强阳性染色;牙乳头细胞中阳性细胞分布不均,其中,靠近成牙本质细胞 的牙乳头细胞多为阳性,越接近硬组织形成区染色越强。两种结果的不同可能与种属差 异有关,但鼠类成牙本质细胞中CaB缺如的意义尚不得而知。
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    有学者[17]指出,CaB在细胞胞浆及Golgi复合体中的分布提示参与经细胞的钙 传导过程,即与钙离子向细胞外矿化位点的转运活动有关。而该蛋白在细胞微丝、微管系统 中的分布提示它可能参与细胞的一些分泌与收缩功能。另外,在本实验中发现除与钙化直接 相关的成釉细胞与成牙本质细胞外,位于钙离子向釉质基质转运通路上的中间层与星网层细 胞也呈现CaB阳性,这从另一方面说明,CaB的出现与钙离子转运有关。另外,Celio[1 8]通过免疫组化染色曾发现某些阳性细胞的核也含免疫反应产物,这与本实验结果相同 ,一些成熟成釉细胞及成牙本质细胞核中也有CaB阳性染色,从而推测CaB可能能够进入细胞 核内调节某些基因的活性。

    国家自然科学基金资助项目(39870789)

    【参考文献】

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    收稿日期:2000-01-03, 百拇医药