【摘 要】
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目的:牙本质发育不全等疾病常引起牙本质形成缺陷和牙本质结构丧失,导致牙体组织缺损和牙缺失等,影响患者的咀嚼、发音和美观。牙本质是牙齿的主体结构,由成牙本质细胞分泌的基质矿化形成。因此,研究成牙本质细胞的分化及其调控因素对深入认识牙本质形成的分子机理具有重要意义,并且对进一步的牙本质再生具有一定的实际意义。成牙本质细胞的分化和牙本质的形成受多种信号调控,其中骨形态发生蛋白（Bone morphoge
【基金项目】
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国家自然科学基金项目（81970903）； 吉林省卫生厅项目（2019Q013）； 中国博士后科学基金项目（2018T110258和2017M621219）； 吉林省科技厅项目（20200201527JC）； 吉林省财政厅项目（JCSZ201937
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目的:牙本质发育不全等疾病常引起牙本质形成缺陷和牙本质结构丧失,导致牙体组织缺损和牙缺失等,影响患者的咀嚼、发音和美观。牙本质是牙齿的主体结构,由成牙本质细胞分泌的基质矿化形成。因此,研究成牙本质细胞的分化及其调控因素对深入认识牙本质形成的分子机理具有重要意义,并且对进一步的牙本质再生具有一定的实际意义。成牙本质细胞的分化和牙本质的形成受多种信号调控,其中骨形态发生蛋白（Bone morphogenetic protein,BMP）信号通路在成牙本质细胞分化和牙发育的早期阶段发挥重要作用。已知成牙本质细胞的极化是成牙本质细胞分化的关键步骤,但有关成牙本质细胞的极性及其影响因素的研究较少。本实验的目的是研究I型BMP受体活化素A受体1（activin A receptor type1,ACVR1）所介导的BMP信号在调控小鼠成牙本质细胞极化和牙本质形成中的作用,研究结果将为通过调控BMP信号促进牙本质再生提供实验依据。方法:本研究通过Cre-loxP系统,以Osterix为启动子激活Cre重组酶,敲除小鼠牙源性间充质细胞中Acvr1基因。利用基因型为Acvr1 fx/fx和Acvr1+/-;Osterix-Cre（+）/（-）的基因修饰小鼠配对合笼,敲除组（conditional knockout,cKO）小鼠基因型为Osterix-Cre（+）/（-）;Acvr1 fx/-,对照组（control,Cont.）小鼠基因型为Osterix-Cre（+）/（-）;Acvr1 fx/+。在小鼠出生后21天（postnatal day 21,PN21）收集敲除组和对照组标本,通过苏木素-伊红（Hematoxylin-eosin,H&E）染色观察牙本质的形态及成牙本质细胞形态和排列;应用免疫荧光（Immunofluorescence,IF）染色检测小鼠紧密连接标志物闭锁小带蛋白1（zonula occludens 1,ZO-1）、顶端极性标志物蛋白激酶C zeta（protein kinases C Zeta,PKCζ）及高尔基体标志物高尔基体基质蛋白130（Golgi matrix protein 130,GM130）的定位;通过天狼星红染色检测牙本质胶原的排列及其成熟程度。结果:H&E染色可见对照组矿化牙本质与前期牙本质之间,及前期牙本质与成牙本质细胞层之间的分界线较平坦,牙尖处牙本质小管排列规则,成牙本质细胞呈高柱状整齐排列成栅栏状;而敲除组矿化牙本质和前期牙本质之间以及前期牙本质和成牙本质细胞层之间的分界线曲折不平,牙尖处牙本质小管消失,有细胞埋入牙本质基质中,形成骨样牙本质,且成牙本质细胞高柱状形态丧失。IF染色可见对照组ZO-1和PKCζ有序表达于细胞顶端,而Acvr1基因敲除后ZO-1和PKCζ定位于细胞基底端或基底侧面。对照组GM130表达在细胞核的顶端位置,而Acvr1基因敲除后GM130与细胞核的位置不固定,大部分高尔基体位于细胞核的底端,有些则位于细胞基底侧面。天狼星红染色可见对照组牙本质胶原排列较规则有序,偏振光下组织呈亮红色,胶原成熟度高,而敲除组小鼠牙本质胶原纤维排列稀疏不规则,偏振光下组织呈黄绿色,成熟程度较低。结论:ACVR1通过诱导成牙本质细胞的极性促进牙本质的形成。
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