基金项目陕西省2000年自然科学基础项目.pdf

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1、基金项目:陕西省2000年自然科学基础项目 2000sm52作者单位:西安交通大学口腔医院修复科 710004通讯作者:李晓红 13709211619雌激素对骨质疏松大鼠牙槽骨改建过程中I L21表达的影响李晓红 司红羚 刘啸晨【摘要】目的:研究雌激素对骨质疏松牙槽骨改建过程中白细胞介素 21(I L21)的分布及表达的影响,探讨雌激素对骨质疏松牙槽骨改建影响的机制。方法:利用大鼠卵巢切除术制成骨质疏松模型,并运用免疫组化染色方法及半定量分析,观察I L21在骨质疏松及雌激素治疗后的牙槽骨中的表达变化。结果:I L21在骨质疏松牙槽骨中的表达明显增强,阳性反应主要分布于破骨细胞、部分成骨细胞中

2、,而经雌激素治疗后,I L21的阳性表达明显下降。结论:雌激素对骨质疏松大鼠牙槽骨中I L21的表达有明显的抑制作用。【关键词】骨质疏松;雌激素;白细胞介素 21;牙槽骨The effect of estrogen on the expression of I L21 in remodeling osteoporotic alveolar boneLi Xiaohong,Si Hongling,L iu X iaochen.Depart m ent of Prosthodontics,College of Stom atology,X ianJiaotong University,X ian7

3、10004,China【Abstract】Objective:To investigate the effectof estrogen on the expression and distribution of I L21 in the remodelingosteoporotic alveolar bone.M ethods:Ovariectomywas performed on 30 female SD rats and sham operation on 15(con2trol group).When osteoporosis was developed in the 30 ovary2

4、removed rats,the left maxillary molars of all the ratswere extracted.On the following day 15 of them were treatedwith intramuscular estrogen injection at20g/kgonce ev2ery 3 days(treatment group).Another 15 rats with ovary removed received no treatment(osteoporosis group).7,30and 60 days after teeth

5、extraction 5 ratswere killed respectively in each group.I L21 expression in alveolar bonewas ex2amined immunohistochemically,and semiquantitative analysis of cellular2staining intensity was done by microphotome2try.Results:The positive I L21 expression were mainly located in the osteoclasts,vascular

6、 endothelial cells and fibro2blasts.7 days after teeth extraction the cellular2staining intensityof I L21 in control group,osteoporosis group and treat2ment group was 0.110.019,0.360.038 and 0.180.025 respectively(control or treat ment group vs osteoporosisgroup,P0.01).30 and 60 days after teeth ext

7、raction I L21 expression in the three groupswas not significantly differ2ent.Conclusion:Estrogen can inhibit I L21 expression in remodeling osteoporotic alveolar bone.【Key words】Osteoporosis;Estrogen;IL21;A lveolar bone中图分类号:R782.13 文献标识码:A 文章编号:100123733(2006)20520684204 骨质疏松症(osteoporosis,OP)是以低骨量

8、及骨组织微结构退变为特征的一种全身性骨骼疾病,伴有骨脆性增加,易于发生骨折。OP除有全身骨代谢异常外,对颌骨及口腔疾病也有影响。研究发现,OP与牙周炎,剩余牙槽骨吸收和颌骨骨丢失关系密切1。导致骨质疏松的病因很多,近年来研究认为,雌激素缺乏是该症的主要原因。以往的大量研究证实,雌激素可通过细胞受体途径(直接作用于成骨细胞及破骨细胞表面的雌激素受体)及细胞因子途径(诸如I L21、I L26、TNF等)发挥抗OP的作用,其中白细胞介素(interleu2kin21,I L21)与骨质疏松的发生关系密切,已有研究证明,I L21在雌激素缺乏下是导致骨质疏松的重要原因。本研究通过去势鼠建立骨质疏松的

9、动物模型,运用免疫组化的方法观察和分析雌激素与I L21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。1 材料和方法1.1 主要试剂与仪器设备鼠抗人I L21单克隆抗体(monoclonal antibody,McAb)(福州迈新生物有限工程公司),即用型SPA试剂盒(福州迈新生物有限工程公司)。1.2 实验方法本试验选用健康雌性SD大鼠(Sprague Dawley)486实用口腔医学杂志(J Pract Stomatol)2006 Sep,22(5)1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House.All ri

10、ghts reserved.http:/45只,体质量(21010)g,分笼饲养,自由摄食,适应性喂养1周后,采用完全随机化设计将大鼠分为去势组(ovariectomized rats,OVX组)30只和假手术组(sham2ovariectomized rats,sham2OVX组)15只。手术组常规全麻下行双侧卵巢切除术以建立骨质疏松动物模型,造模成功后将其再随机分为骨质疏松组(OP组)和雌激素治疗组(estrogen,E2组),每组各15只;sham2OVX组仅切除卵巢附近等量脂肪。sham2OVX组、OP组以及E2组均在术后8周拔除左侧上颌磨牙,常规喂食。自拔牙术后第1日起E2组大鼠肌注

11、苯甲酸雌二醇20g/kg(上海第九制药厂),每3 d注射1次,同时sham2OVX组和OP组注射等量生理盐水。1.3 标本处理大鼠给药后7、30、60 d时每组随机挑取5只,乌拉坦过量麻醉处死。取大鼠拔牙侧上颌骨,剔净软组织后,固定于40 g/L多聚甲醛中72 h,EDTA脱钙1月,梯度乙醇脱水、透明、石蜡包埋、于拔牙创口处以冠状切面切片(厚度约5m),进行SPA法免疫组化染色。1.4 图像分析及统计方法使用Quic图像分析系统软件在Quantiment 570图像分析仪上测量拔牙创中染色后的透光度,作为染色深浅的反应,数值大者染色浅。分析所得数据用SPSS10.0 forwindows进行方

12、差分析,分析各组之间差异的显著性。2 结 果免疫组化染色结果显示:拔牙术后7 d,假手术对照组、OP组及雌激素治疗组均有I L21的阳性表达,但雌激素治疗组阳性表达明显较强,骨吸收处最为明显,阳性细胞主要为破骨细胞,间质中的血管内皮细胞及成纤维细胞呈较弱阳性表达(图13)。拔牙术后30d,OP组仍可见骨吸收,骨吸收处的破骨细胞、间质中的少量血管内皮细胞呈阳性表达,而假手术对照组及雌激素治疗组未见骨吸收,少量成骨细胞(osteoblast,OB)及血管内皮细胞表达呈阳性。拔牙术后60 d,3组I L21的阳性表达都明显减弱,无明显差异(图79)。图1 拔牙术后7 d假手术对照组牙槽 图2 拔牙术

13、后7 d骨质疏松组牙槽骨中 图3 拔牙术后7 d雌激素治疗组牙槽骨中I L21的表达(40)I L21的表达(40)中I L21的表达(40)Fig 1I L21 expression in alveolarFig 2I L21 expression in alveolar bone inFig 3I L21 expression in alveolar bone inbone in sham operation rats 7 dosteoporosis rats 7 d after teethestrogen2treated osteoporosis ratsafter teeth extr

14、action(40)extraction(40)7 d after teeth extraction(40)图4 拔牙术后30 d假手术对照组牙 图5 拔牙术后30 d骨质疏松组牙槽 图6 拔牙术后30 d雌激素治疗组牙槽槽骨中I L21的表达(40)骨中I L21的表达(40)骨中I L21的表达(40)Fig 4I L21 expression in alveolar boneFig 5I L21 expression in alveolar boneFig 6I L21 expression in alveolar bone inin sham operation rats 30 d a

15、fterin osteoporosis rats 30 d afterestrogen2treated osteoporosis ratsteeth extraction(40)teeth extraction(40)30 after teeth extraction(40)586实用口腔医学杂志(J Pract Stomatol)2006 Sep,22(5)1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/图7 拔牙术后60 d假手术对照组牙 图8 拔牙术后60 d骨质

16、疏松组牙槽 图9 拔牙术后60 d雌激素治疗组牙槽骨中I L21的表达(40)骨中I L21的表达(40)槽骨中I L21的表达(40)Fig 7I L21 expression in alveolarFig 8I L21 expression in alveolar boneFig 9I L21 expression in alveolar bone inbone in sham operation ratsin osteoporosis rats 60 d afterestrogen2treated osteoporosis rats60 d after teeth extraction(

17、40)teeth extraction(40)60 d after teeth extraction(40)表1 拔牙术后7 d I L21染色的图像分析结果(?xs)Tab 1I mage analysis of I L21 expression seven days after teeth ex2traction(?xs)组 别平均灰度平均吸光度假手术对照组120.955.400.110.019骨质疏松组88.315.680.360.038雌激素治疗组106.635.920.180.025与骨质疏松组相比 P0.013 讨 论I L21是破骨细胞(osteoclast,OC)激活因子中的一

18、种,分为I L21及I L21,两者的生物活性相似,都可以有效刺激骨吸收。I L21能引起活体及离体培养的骨细胞的吸收,这已被很多实验所证实。研究表明I L21促进骨吸收的机制是使破骨细胞前体细胞分化成熟,使OC活性增强。但I L21并非直接与OC作用,其作用是间接通过其它细胞因子和激素介导的。I L21可刺激成纤维细胞产生前列腺素E2(PGE2)1,PGE2的促进骨吸收作用已得到证实。同时,I L21可刺激成骨细胞产生白细胞介素 26(interleukin26,I L26)、肿瘤坏死因子(tumour necrosis factor,TNF),并与这2种细胞因子相互协调作用,促进骨吸收2。

19、实验证明,I L21还可促进骨髓细胞形成OC,并可介导I L26诱导的OC的形成。另外,骨吸收过程还包括骨基质的降解。胶原是骨基质中含量最多的成分,I L21能刺激多种结缔组织细胞产生胶原酶。雌激素缺乏所致的骨吸收主要是OC产生过多和静态的OC活化所致。体外研究表明I L21可以作用于这两个方面促进雌激素缺乏所致的骨吸收。Kitazawa等3 在卵巢切除的大鼠皮下注射I L21受体拮抗剂(in2terleukin receptor antagonist,I L21ra)有效的阻止了因雌激素缺乏所致的骨量减少,说明I L21或其诱发的中介物质在卵巢切除诱发的OP中起着极其重要作用。Robert等

20、4 证明,I L21可能是切除卵巢的大鼠产生骨吸收的直接原因之一。给OVX鼠皮下注射I L21ra,使之特异性地竞争I L21的受体,结果显示,I L21ra可减少骨吸收,其作用方式与雌激素替代疗法相似;而应用I L21ra的鼠,骨的转换和骨密度均无改变,表明I L21ra能特异地阻滞雌激素依赖的骨丢失。I L21对绝经后骨吸收的作用是受卵巢性激素,特别是受雌激素调控的,当体内雌激素缺乏时,对I L21有上调作用,但其确切的调控机制还不十分清楚。Sunyer5 的实验认为,雌激素发挥骨保护作用的机制之一可能是雌激素选择性调节破骨及破骨样细胞I L21受体的水平,从而减弱I L21的反应性及破骨

21、细胞的存活率。李潇等6的实验也认为,雌激素对骨质疏松大鼠牙槽骨中I L21的表达有明显的抑制作用。本试验在建立SD大鼠OP模型的基础上,运用免疫组化方法,观察I L21在OP以及雌激素治疗后的牙槽骨中的表达,结果显示:骨质疏松组I L21阳性表达增多,雌激素治疗组I L21阳性表达明显减少,故而认为,雌激素对骨质疏松牙槽骨的改建有明显的作用。另外,有学者认为I L21对骨形成的作用是双相的,在局部注射I L21之后的短时间内,I L21表现出局部骨吸收的作用;而较长时间之后,I L21则刺激局部新骨形成。杨美祥等7 的实验发现,雌激素缺乏可能引起成纤维细胞对I L21的表达增强,I L21的活

22、跃对成纤维细胞、OB、OC的功能调节及相互转化有着重要作用。I L21是一种骨形成抑制剂,I L21在骨形成过程中所表现出来的正性促进作用都继发于它诱发的骨吸收。因此,是否有骨吸收过程中释放的其它细胞因子686实用口腔医学杂志(J Pract Stomatol)2006 Sep,22(5)1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/参与局部新骨的形成过程,尚待进一步研究。(感谢西安交通大学口腔医院口腔医学研究中心大力支持!)参 考 文 献 1 Zucali JR,D

23、inarello CA,Oblon DJ,et al.Interlrukin21stimulates fibroblasts to produce granulocyte2macrophagecolony2stimulating activity and prostaglandin E2.J Clin In2vest,1986,77(6):18572 Kwan Tat S,Padrines M,Thedeyre S,et al.I L26,RANKL,TNF2alpha/I L21:Interrelations in bone resorption pathophys2iology.Cytok

24、ine Growth Factor Rev,2004,15(1):493 Kitazawa RK,RobertB,Kimble JL,et al.Interleukin21 recep2tor antagonist and tumor necrosis factor binding protein de2crease osteoclast for mation and bone resorption in ovariecto2mized mice.J Clin Invest,1994,94(11):2397 4 RobertB,Kimble JL,VanniceDC,et al.Interle

25、ukin21 receptorantagonist decrease bone loss and resorption in ovariecto2mized rats.J Clin Invest,1994,93:19595 Sunyer T,Lewis J,Collin2Osdoby P,et al.Estrogens bone2pro2tective effects may involve differential I L21 receptor regula2tion in human osteoclast2like cells.J Clin Invest,1999,103(10):1409

26、6李潇,丁寅,金作霖,等.雌激素对骨质疏松大鼠牙槽骨改建及I L21表达的影响.牙体牙髓牙周病学杂志,2000,10(1):167杨美祥,丁寅,徐如生,等.正畸牙齿移动中I L21在骨质疏松大鼠牙周组织中的分布变化.华西口腔医学杂志,2000,18(5):314(收稿:2005207221 修回:2005209223)新 书 介 绍 由第四军医大学口腔医学院正畸科与计算机教研室联合研制开发的计算机头影测量分析软件 针对正畸医生进行头影测量分析的需要而设计制作,以下两个方面的功能涵盖所有了头影测量需要:1.图像编辑功能,可直接在计算机上对头影测量片进行标志点的定点、画线、作垂线、边缘曲线描记等操

27、作;2.图像测量功能,可直接在计算机上对头影测量片进行各种角度、线距等指标的测量等操作,并且还可直接进行点到直线的距离测量等头影测量分析特殊性操作。本软件还具有保存、打印测量结果和头影测量图像描记结果的功能,方便临床医生使用,定价:685元。口腔正畸Ricketts生物渐进技术 是国内第一部系统地介绍Ricketts生物渐进技术的书籍。其内容主要包括:(1)生物渐进技术的含义、起源及其发展过程。从中读者能体会到生物渐进技术的精髓之所在。(2)Ricketts诊断分析方法。书中较为详尽地介绍了Ricketts头影测量分析体系的组成、各测量指标的定义及其一些标志点的辨认技巧,还较为全面、系统地介绍

28、了可视性治疗目标(V.T.O.)的制定方法。(3)生物渐进技术的矫治应用方法。从中读者可以看到如何应用生物渐进技术一些特有的方法(如片段弓技术等)对临床病例进行矫治,以达到V.T.O.矫治计划目标。本书可供正畸医师和口腔医学专业学生参考阅读,定价:28.00元。有意购买以上图书者可直接汇款至西安市康复路7号第四军医大学口腔医院实用口腔医学杂志 编辑部收即可,邮编:710032。电 话:029-83224470,84776213E-mail:j-pr-786实用口腔医学杂志(J Pract Stomatol)2006 Sep,22(5)1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/