雌激素对骨质疏松大鼠牙槽骨改建及IL-1表达的影响
作者：李潇 丁寅 金作霖 金钫
单位：李潇(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)；金作霖(第四军医大学口腔医学院， 陕西 西安 710032)；金钫(第四军医大学口腔医学院， 陕西 西安 710032)
关键词：雌激素；骨质疏松；牙槽骨；白细胞介素-1
牙体牙髓牙周病学杂志000106 摘 要：目的：探讨雌激素对骨质疏松牙槽骨改建中IL-1的表达与分布的影响及意义。方法：在建立SD大鼠骨质疏松模型的基础上，用免疫组化染色方法，观察IL-1在骨质疏松以及雌激素治疗后的牙槽骨中的表达变化。结果：IL-1在骨质疏松牙槽骨中有较强的表达，阳性反应主要分布于破骨细胞、部分成骨细胞及骨细胞中，而在用雌激素治疗骨质疏松组中，IL-1的阳性表达程度明显下降。结论：雌激素对骨质疏松大鼠牙槽骨中IL-1的表达有明显抑制作用，这可能是雌激素影响骨质疏松大鼠牙槽骨改建的机理之一。
, http://www.100md.com
分类号：R780.2 文献标识码：A
文章编号：1005-2593(2000)01-0016-03
[牙体牙髓牙周病学杂志，2000，10(1)：16]
Effects of estrogen on the alveolar bone remodeling
and the expression of IL-1 osteoporotic rats
LI Xiao, DING Yin , JIN Zuo-lin, et al
(School of Stomatology, The Fourth Military Medical University, Xi'an 710032)
, 百拇医药
Abstract：AIM：To investigate the effects of estrogen on the expression and distribution of IL-1 in the remodeling of osteoporotic alveolar bone. METHODS：By immunohistochemical staining technique,we studied the expression and distribution of IL-1 in alveolar bone of osteoporosis and estrogen-stimulated ovariectomized(OVX) rats. RESULTS：The positive IL-1 immunoreactivities were mainly located in the osteoclasts, some of the osteoblasts and osteocytes.The positive reaction was obviously decreased in the estrogen-stimulated OVX rats. CONCLUSION：Estrogen could influence the remodeling of osteoporotic alveolar bone by means of inhibiting the expression of IL-1.
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Key words：estrogeni； osteoporosis； alveolar bone; IL-1
[Chinese Journal of Conservative Dentistry, 2000,10(1):16]▲
与骨质疏松症有关的病因很多，近年来研究认为，雌激素缺乏是该症的主要原因之一[1]。雌激素能刺激成骨细胞，制造骨基质，雌激素缺乏可使成骨细胞活性降低，骨形成减少。雌激素减少使骨对甲状旁腺素(PTH)的敏感性增加，从而加重骨吸收。雌激素可使甲状旁腺C细胞对钙的敏感性增加，促使降钙素(CT)分泌，抑制破骨细胞活性。雌激素能维持成骨细胞的正常功能，减弱破骨细胞的活性。目前，对于骨质疏松症的机理尚不十分清楚，雌激素治疗骨质疏松症对牙槽骨改建的影响目前尚报道甚少。为此，本实验通过去除SD大鼠双侧卵巢，建立骨质疏松动物模型，在此基础上观察和分析雌激素与IL-1在骨质疏松牙槽骨改建中的相互关系及对牙槽骨改建的影响。
, 百拇医药
1 材料和方法
1.1 骨质疏松模型的建立及雌激素治疗
选用健康雌性SD大鼠45只，3月龄，体重(185±15)g。随机分配为实验组(骨质疏松雌激素治疗组)、对照组(骨质疏松组)和空白对照组(正常组)，每组15只。
实验组和对照组SD大鼠常规全麻下行双侧卵巢切除术(OVX)以建立骨质疏松模型。空白对照组SD大鼠，打开腹腔后未切除双侧卵巢，分层缝合。3组均在术后6周拔除一侧上、下颌磨牙，常规喂食。同时每3天实验组注射1次苯甲酸雌二醇，10μg/kg，对照组注射等剂量生理盐水。
1.2 标本制备及免疫组化染色
给药后分别于14、28、60d时处死大鼠，每组5只。取大鼠上、下颌骨标本，100ml/L福尔马林固定24h后复合酸脱钙3d，梯度乙醇脱水、透明、石蜡包埋、切片(厚度约5μm)。切片分别用于HE染色和免疫组化染色。免疫组化染色方法：切片经梯度乙醇处理，正常血清封闭后，加抗IL-1β的McAb( 第四军医大学免疫教研室提供)4℃过夜，PBS洗后加生物素标记兔抗鼠IgG(1：500)37℃，经ABC复合物37℃处理。40min后用PBS洗，在过氧化氢液和DAB的显色液中显色，系列乙醇脱水、二甲苯透明、树脂封片、光镜下观察。
, 百拇医药
2 结果
2.1 雌激素对骨质疏松牙槽骨改建的影响
组织学观察显示：空白对照组，1个月时骨缺损基本被修复，表面少许未被修复的组织被纤维组织充填，新生骨小梁连成一片；2个月时新生骨进一步成熟，骨小梁粗大。对照组牙槽骨骨缺损创窝在2个月时仍未被修复，且有炎性细胞存在。而雌激素治疗组，1个月时骨缺损基本被新骨修复，2个月时牙槽骨拔牙创骨缺损修复性指标近于空白对照组，新骨已趋于成熟，骨小梁粗大，骨髓形成，新旧骨之间基本无界限(图1)。
图1 实验组，2个月时骨创伤完全修复 HE×10
2.2 雌激素对IL-1表达的影响
免疫组化染色结果显示: 空白对照组IL-1基本为阴性，偶见成骨细胞呈阳性，在间质中个别小血管内皮细胞也见阳性(图2)。对照组在1个月时骨生成部位IL-1为阴性表达，部分有阳性表达。骨吸收处阳性着色明显，阳性细胞主要为破骨细胞，间质中血管内皮细胞弱阳性表达。2个月时，吞噬细胞、多核破骨细胞阳性增加，骨缺损部位结缔组织中巨噬细胞、成纤维细胞为阳性，成骨细胞部分为阳性表达(图3)。实验组在1个月时局部仍见骨吸收，大部分区域为阴性表达，个别为阳性，尤其在仍有骨吸收的部位破骨细胞仍见阳性表达。而在2个月时阳性程度明显下降，炎性细胞阳性程度也下降(图4)。
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图2 空白对照组，2个月时IL-1表达阴性 ICH×20
图3 对照组，2个月时成骨细胞、血管内皮细胞IL-1阳性表达，基质中也有少量阳性着色(如箭头所示) ICH×40
图4 实验组，2个月时成骨细胞中IL-1表达减弱 (如箭头所示) ICH×40
3 讨论
骨和软骨的代谢受到体内多种激素和活性物质的调节，如降钙素、生长激素、甲状旁腺素等。近来随着细胞因子研究的日益深入，越来越多的研究发现，骨和软骨内含有多种细胞因子，并证明这些细胞因子在骨和软骨的生长发育及再建过程中起着重要的作用。IL-1就是其中研究较多的一种。
, 百拇医药
IL-1是破骨细胞激活因子(Osteoclast activating factor,OAF)中的一种[2]，分为IL-1α和IL-1β，两者的生物学活性相似，都可有效刺激骨吸收。它可以刺激成骨细胞产生前列腺素E2(PGE2)和巨噬细胞集落刺激因子(macrophage colony stimulating factors，M-CSF),PGE2可刺激骨吸收，M-CSF可增加破骨细胞的前体细胞，对骨吸收是一个增效剂。IL-1能引起活体及离体培养的骨组织的吸收，这已被很多实验所证实[3，4]。骨的吸收和新生是一个复杂的动态平衡，在此平衡的打破及重建过程中可能有很多因子和细胞参与调控。研究表明，在IL-1等细胞因子的基因编码系列中，人和鼠有广泛的同源性。本实验采用鼠抗人IL-1 McAb进行免疫组化染色。染色结果显示：对照组IL-1阳性表达多，实验组IL-1阳性表达明显下降。作者认为，用雌激素治疗骨质疏松在牙槽骨改建中有明显作用。虽然，IL-1参与骨改建的机理尚不十分清楚，但其作用可能与IL-1的一些活性有关。IL-1可以刺激成骨细胞、成纤维细胞中的PGE的产生[5]，PGE的促进骨吸收作用已得到证实。IL-1可刺激成骨细胞、血管内皮细胞、成纤维细胞等产生M-CSF[6]，而M-CSF又可作用于骨髓内干细胞及牙周膜内未分化间充质细胞，促进其增殖分化形成定向成熟的细胞克隆，提供更多的参与骨吸收的细胞。IL-6也是骨代谢的重要调节因子，可以刺激破骨细胞前体分化为成熟的破骨细胞，而IL-1可以刺激成骨细胞产生IL-6[7]。
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雌激素缺乏可能诱导IL-1分泌增加，IL-1在牙槽骨改建过程中不但参与骨吸收，而且与新骨形成有关，其作用效果是双向的，通过雌激素治疗可以改变IL-1的表达及作用，有利于骨质疏松牙槽骨的改建和牙槽骨缺损的修复。■
参考文献：
[1] 朱宪彝，郭世绂，主编. 代谢性骨病学. 天津：天津科学出版社. 1989
[2] Ishikawa H, Tanaka H, Iwatok, et al. Effect of glucocorticoids on the biologic activities of myeloma cells: inhibition of interleukin beta osteoclast activating factor-induced bone resorption. Blood, 1990,75:175
, 百拇医药
[3] Boyce BF,Aufdemorte TB, Garrett IR, et al. Effects of interleukin-1 on bone turnover in normal mice. Endocrino, 1998, 125:1142
[4] Gowen M, Wood DD, Ihrie EJ, et al. An interleukin 1 like factor stimulates bone resorption in vitro. Nature, 1993, 306:378
[5] Saito S, Saito M, Nyan P, et al. Effects of parathyroid hormone and cytokines on prostaglondin E synthesis and bone resorption by human periodontal ligment fibroblasts. Arch Oral Biol,1990, 35(10):845
, 百拇医药
[6] Felix R, Fleisch H, Elford PR. Bone-resorbing cytukines enhance release of macrophage colony-stimulating activity by the osteoblastit cell MC3T3-E1. Calcif Tissue Int, 1998, 44:356
[7] Ishimi Y, Miyaura C, Jin CH, et al. IL-6 is produced by osteoblasts and induces bone resorption. J Immunol, 1990, 145:3297
收稿日期：1998-12-24, 百拇医药
单位：李潇(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)；金作霖(第四军医大学口腔医学院， 陕西 西安 710032)；金钫(第四军医大学口腔医学院， 陕西 西安 710032)
关键词：雌激素；骨质疏松；牙槽骨；白细胞介素-1
牙体牙髓牙周病学杂志000106 摘 要：目的：探讨雌激素对骨质疏松牙槽骨改建中IL-1的表达与分布的影响及意义。方法：在建立SD大鼠骨质疏松模型的基础上，用免疫组化染色方法，观察IL-1在骨质疏松以及雌激素治疗后的牙槽骨中的表达变化。结果：IL-1在骨质疏松牙槽骨中有较强的表达，阳性反应主要分布于破骨细胞、部分成骨细胞及骨细胞中，而在用雌激素治疗骨质疏松组中，IL-1的阳性表达程度明显下降。结论：雌激素对骨质疏松大鼠牙槽骨中IL-1的表达有明显抑制作用，这可能是雌激素影响骨质疏松大鼠牙槽骨改建的机理之一。
, http://www.100md.com
分类号：R780.2 文献标识码：A
文章编号：1005-2593(2000)01-0016-03
[牙体牙髓牙周病学杂志，2000，10(1)：16]
Effects of estrogen on the alveolar bone remodeling
and the expression of IL-1 osteoporotic rats
LI Xiao, DING Yin , JIN Zuo-lin, et al
(School of Stomatology, The Fourth Military Medical University, Xi'an 710032)
, 百拇医药
Abstract：AIM：To investigate the effects of estrogen on the expression and distribution of IL-1 in the remodeling of osteoporotic alveolar bone. METHODS：By immunohistochemical staining technique,we studied the expression and distribution of IL-1 in alveolar bone of osteoporosis and estrogen-stimulated ovariectomized(OVX) rats. RESULTS：The positive IL-1 immunoreactivities were mainly located in the osteoclasts, some of the osteoblasts and osteocytes.The positive reaction was obviously decreased in the estrogen-stimulated OVX rats. CONCLUSION：Estrogen could influence the remodeling of osteoporotic alveolar bone by means of inhibiting the expression of IL-1.
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Key words：estrogeni； osteoporosis； alveolar bone; IL-1
[Chinese Journal of Conservative Dentistry, 2000,10(1):16]▲
与骨质疏松症有关的病因很多，近年来研究认为，雌激素缺乏是该症的主要原因之一[1]。雌激素能刺激成骨细胞，制造骨基质，雌激素缺乏可使成骨细胞活性降低，骨形成减少。雌激素减少使骨对甲状旁腺素(PTH)的敏感性增加，从而加重骨吸收。雌激素可使甲状旁腺C细胞对钙的敏感性增加，促使降钙素(CT)分泌，抑制破骨细胞活性。雌激素能维持成骨细胞的正常功能，减弱破骨细胞的活性。目前，对于骨质疏松症的机理尚不十分清楚，雌激素治疗骨质疏松症对牙槽骨改建的影响目前尚报道甚少。为此，本实验通过去除SD大鼠双侧卵巢，建立骨质疏松动物模型，在此基础上观察和分析雌激素与IL-1在骨质疏松牙槽骨改建中的相互关系及对牙槽骨改建的影响。
, 百拇医药
1 材料和方法
1.1 骨质疏松模型的建立及雌激素治疗
选用健康雌性SD大鼠45只，3月龄，体重(185±15)g。随机分配为实验组(骨质疏松雌激素治疗组)、对照组(骨质疏松组)和空白对照组(正常组)，每组15只。
实验组和对照组SD大鼠常规全麻下行双侧卵巢切除术(OVX)以建立骨质疏松模型。空白对照组SD大鼠，打开腹腔后未切除双侧卵巢，分层缝合。3组均在术后6周拔除一侧上、下颌磨牙，常规喂食。同时每3天实验组注射1次苯甲酸雌二醇，10μg/kg，对照组注射等剂量生理盐水。
1.2 标本制备及免疫组化染色
给药后分别于14、28、60d时处死大鼠，每组5只。取大鼠上、下颌骨标本，100ml/L福尔马林固定24h后复合酸脱钙3d，梯度乙醇脱水、透明、石蜡包埋、切片(厚度约5μm)。切片分别用于HE染色和免疫组化染色。免疫组化染色方法：切片经梯度乙醇处理，正常血清封闭后，加抗IL-1β的McAb( 第四军医大学免疫教研室提供)4℃过夜，PBS洗后加生物素标记兔抗鼠IgG(1：500)37℃，经ABC复合物37℃处理。40min后用PBS洗，在过氧化氢液和DAB的显色液中显色，系列乙醇脱水、二甲苯透明、树脂封片、光镜下观察。
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2 结果
2.1 雌激素对骨质疏松牙槽骨改建的影响
组织学观察显示：空白对照组，1个月时骨缺损基本被修复，表面少许未被修复的组织被纤维组织充填，新生骨小梁连成一片；2个月时新生骨进一步成熟，骨小梁粗大。对照组牙槽骨骨缺损创窝在2个月时仍未被修复，且有炎性细胞存在。而雌激素治疗组，1个月时骨缺损基本被新骨修复，2个月时牙槽骨拔牙创骨缺损修复性指标近于空白对照组，新骨已趋于成熟，骨小梁粗大，骨髓形成，新旧骨之间基本无界限(图1)。
图1 实验组，2个月时骨创伤完全修复 HE×10
2.2 雌激素对IL-1表达的影响
免疫组化染色结果显示: 空白对照组IL-1基本为阴性，偶见成骨细胞呈阳性，在间质中个别小血管内皮细胞也见阳性(图2)。对照组在1个月时骨生成部位IL-1为阴性表达，部分有阳性表达。骨吸收处阳性着色明显，阳性细胞主要为破骨细胞，间质中血管内皮细胞弱阳性表达。2个月时，吞噬细胞、多核破骨细胞阳性增加，骨缺损部位结缔组织中巨噬细胞、成纤维细胞为阳性，成骨细胞部分为阳性表达(图3)。实验组在1个月时局部仍见骨吸收，大部分区域为阴性表达，个别为阳性，尤其在仍有骨吸收的部位破骨细胞仍见阳性表达。而在2个月时阳性程度明显下降，炎性细胞阳性程度也下降(图4)。
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图2 空白对照组，2个月时IL-1表达阴性 ICH×20
图3 对照组，2个月时成骨细胞、血管内皮细胞IL-1阳性表达，基质中也有少量阳性着色(如箭头所示) ICH×40
图4 实验组，2个月时成骨细胞中IL-1表达减弱 (如箭头所示) ICH×40
3 讨论
骨和软骨的代谢受到体内多种激素和活性物质的调节，如降钙素、生长激素、甲状旁腺素等。近来随着细胞因子研究的日益深入，越来越多的研究发现，骨和软骨内含有多种细胞因子，并证明这些细胞因子在骨和软骨的生长发育及再建过程中起着重要的作用。IL-1就是其中研究较多的一种。
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IL-1是破骨细胞激活因子(Osteoclast activating factor,OAF)中的一种[2]，分为IL-1α和IL-1β，两者的生物学活性相似，都可有效刺激骨吸收。它可以刺激成骨细胞产生前列腺素E2(PGE2)和巨噬细胞集落刺激因子(macrophage colony stimulating factors，M-CSF),PGE2可刺激骨吸收，M-CSF可增加破骨细胞的前体细胞，对骨吸收是一个增效剂。IL-1能引起活体及离体培养的骨组织的吸收，这已被很多实验所证实[3，4]。骨的吸收和新生是一个复杂的动态平衡，在此平衡的打破及重建过程中可能有很多因子和细胞参与调控。研究表明，在IL-1等细胞因子的基因编码系列中，人和鼠有广泛的同源性。本实验采用鼠抗人IL-1 McAb进行免疫组化染色。染色结果显示：对照组IL-1阳性表达多，实验组IL-1阳性表达明显下降。作者认为，用雌激素治疗骨质疏松在牙槽骨改建中有明显作用。虽然，IL-1参与骨改建的机理尚不十分清楚，但其作用可能与IL-1的一些活性有关。IL-1可以刺激成骨细胞、成纤维细胞中的PGE的产生[5]，PGE的促进骨吸收作用已得到证实。IL-1可刺激成骨细胞、血管内皮细胞、成纤维细胞等产生M-CSF[6]，而M-CSF又可作用于骨髓内干细胞及牙周膜内未分化间充质细胞，促进其增殖分化形成定向成熟的细胞克隆，提供更多的参与骨吸收的细胞。IL-6也是骨代谢的重要调节因子，可以刺激破骨细胞前体分化为成熟的破骨细胞，而IL-1可以刺激成骨细胞产生IL-6[7]。
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雌激素缺乏可能诱导IL-1分泌增加，IL-1在牙槽骨改建过程中不但参与骨吸收，而且与新骨形成有关，其作用效果是双向的，通过雌激素治疗可以改变IL-1的表达及作用，有利于骨质疏松牙槽骨的改建和牙槽骨缺损的修复。■
参考文献：
[1] 朱宪彝，郭世绂，主编. 代谢性骨病学. 天津：天津科学出版社. 1989
[2] Ishikawa H, Tanaka H, Iwatok, et al. Effect of glucocorticoids on the biologic activities of myeloma cells: inhibition of interleukin beta osteoclast activating factor-induced bone resorption. Blood, 1990,75:175
, 百拇医药
[3] Boyce BF,Aufdemorte TB, Garrett IR, et al. Effects of interleukin-1 on bone turnover in normal mice. Endocrino, 1998, 125:1142
[4] Gowen M, Wood DD, Ihrie EJ, et al. An interleukin 1 like factor stimulates bone resorption in vitro. Nature, 1993, 306:378
[5] Saito S, Saito M, Nyan P, et al. Effects of parathyroid hormone and cytokines on prostaglondin E synthesis and bone resorption by human periodontal ligment fibroblasts. Arch Oral Biol,1990, 35(10):845
, 百拇医药
[6] Felix R, Fleisch H, Elford PR. Bone-resorbing cytukines enhance release of macrophage colony-stimulating activity by the osteoblastit cell MC3T3-E1. Calcif Tissue Int, 1998, 44:356
[7] Ishimi Y, Miyaura C, Jin CH, et al. IL-6 is produced by osteoblasts and induces bone resorption. J Immunol, 1990, 145:3297
收稿日期：1998-12-24, 百拇医药