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目的:正畸治疗的机理是牙齿受力后压力侧牙槽骨吸收张力侧牙槽骨增生,从而引起牙齿移动。正畸治疗过程通常需要两年甚至更长的时间,加速正畸牙齿移动可能是缩短矫治疗程的最好方法。提高正畸治疗效率,缩短治疗疗程,使牙齿安全快速的在牙槽骨中移动,是基础研究和临床研究都非常重视的问题。牙周加速成骨正畸(periodontally accelerated osteogenic orthodontics,PAOO)将手术范围局限于需要移动的牙齿区域,在骨皮质施行线状和/或点状切口,创伤小,针对骨皮质过薄的患者可以同时在术区辅助植骨,增加了正畸治疗的安全性与应用范围,使用这种技术可以有效缩短正畸治疗时间。动物实验表明在牙槽骨骨皮质切开后,可加速周围骨组织的改建,引起成骨及破骨相关因子活性的改变,主要特征为暂时性的降低局部骨密度,产生局部加速现象(Regional acceleratory Phenomenon,RAP),在减弱牙齿移动过程中所受阻力的同时加速牙槽骨的自我改建,从而加速正畸牙齿的移动。miRNA是一类内源性长约22个核苷酸的非编码单链RNA分子,属于基因转录后水平的表达调控分子。研究表明miRNA作为骨形成的重要调解者参与成骨细胞及破骨细胞形成的各个复杂环节。在成骨、破骨分化过程中,特异性miRNA及其作用靶点,通过调节靶基因mRNA的表达,来调控成骨、破骨分化中某些重要信号通路的关键调节因子及受体的表达水平。目前,关于在PAOO加速正畸牙齿移动过程中与成骨或破骨相关的miRNA及其具体的作用机制的研究未见明显报道。本研究建立大鼠PAOO加速正畸牙齿移动的动物模型,检测牙齿周围骨组织成骨、破骨活性的改变;并取牙齿周围骨组织,通过miRNA基因芯片筛选出差异表达的miRNA分子,选择差异表达最为显著的miRNA,通过antagomiR、agomiR来抑制或增强其大鼠移动牙齿周围骨组织的表达,研究miRNA及其调控的下游的成骨或破骨相关基因在PAOO加速正畸牙齿移动过程中的分子生物学机制,以期为PAOO加速正畸牙齿移动的临床应用提供更为完善的理论基础及实验依据。方法:1.PAOO加速牙齿移动动物模型的建立及其对骨改建影响的研究。通过施加正畸矫治力牵引PAOO牙齿移动组(PAOO+TM)及传统牙齿移动组(TM)大鼠上颌第一磨牙近中移动,建立大鼠牙齿移动模型。分别于加力后的0 d、3 d、7 d、14 d,摘取上颌骨。测量牙齿移动距离,制作大鼠上颌牙槽骨的石蜡切片,并HE染色观察移动牙周围牙槽骨的组织学变化。qRT-PCR分别检测PAOO牙齿移动组及传统牙齿移动组加力0 d、3 d、7 d、14 d移动牙周围牙槽骨组织中RUNX2、ALP、TRAP、RANKL、OPG、CTSK的mRNA水平。2.PAOO加速牙齿移动miRNA基因芯片筛查及验证。选取加力7 d的PAOO牙齿移动组及传统牙齿移动组牙齿周围牙槽骨组织,提取总RNA,进行基因芯片检测,筛选出差异表达的miRNAs,选取表达显著上调的miRNA,作为下一步的研究对象。qRT-PCR验证miR在大鼠牙槽骨组织中的表达情况。3.miR-21靶向PDCD4在PAOO加速牙齿移动中的作用机制研究。选取加力7d的PAOO牙齿移动组及传统牙齿移动组牙槽骨组织,qRT-PCR检测两组牙槽骨组织中PTEN、ACVR2b、PDCD4、Fasl的mRNA表达水平。利用antagomiR-21及agomiR-21抑制或增强PAOO大鼠移动牙齿周围骨组织中miR-21的表达,加力7 d后取材。qRT-PCR检测牙槽骨组织中RANKL、ACVR2b、PDCD4、C-fosmRNA水平;Western blot检测牙槽骨组织中ACVR2b、PDCD4、C-fos蛋白的表达;免疫组化检测牙槽骨组织中PDCD4、C-fos的表达;从mRNA水平及蛋白水平验证miR-21靶向PDCD4在PAOO加速牙齿移动中的作用机制。结果:1.成功建立大鼠PAOO加速牙齿移动动物模型。显微镜下观察HE染色,PAOO牙齿移动组较传统牙齿移动组破骨细胞活跃,牙槽骨吸收较多;测量牙齿移动距离显示,PAOO牙齿移动组移动速度加快,尤其是在第7 d(p<0.05)。qRT-PCR显示PAOO牙齿移动组破骨相关因子RANKL、OPG较传统牙齿移动组表达升高,尤其是在第7 d(p<0.05)。2.基因芯片检测,筛选出4个差异表达的miRNAs,在PAOO牙齿移动组,miR-21、miR-188、miR-500-3p表达上调,miR-483-3p表达下调。qRT-PCR验证miR-21、miR-483-3p在各组大鼠牙槽骨组织的表达模式与芯片结果一致,miR-188、miR-500-3p表达上调不显著。3.qRT-PCR检测PAOO牙齿移动组与传统牙齿移动组牙槽骨组织中PTEN、ACVR2b、PDCD4、Fasl的mRNA水平,发现与传统牙齿移动组相比,PAOO牙齿移动组中ACVR2b、PDCD4的表达降低(p<0.05);PTEN、Fasl的表达无明显变化。与PAOO牙齿移动组相比,在agomir-21+PAOO牙齿移动组,PDCD4的mRNA表达量下降明显(p<0.05),C-fos的mRNA表达量上调明显(p<0.05);antagomiR-21+PAOO牙齿移动组,PDCD4的mRNA表达量升高明显(p<0.05),C-fos的mRNA表达量下降明显(p<0.05);而两组中,ACVR2b的mRNA表达量无明显变化。Western blot及免疫组化检测蛋白水平的变化,与RNA水平一致。另外,与PAOO牙齿移动组相比,在agomir-21+PAOO牙齿移动组,RANKL的mRNA表达量上调明显(p<0.05);antagomiR-21+PAOO牙齿移动组,RANKL的mRNA表达量下降明显(p<0.05)。结论:1.PAOO可以加速大鼠正畸牙齿移动速度;PAOO牙齿移动组中破骨相关因子RANKL的表达及RANKL/OPG的比率都升高。2.应用基因芯片筛查,PAOO牙齿移动组大鼠牙齿周围牙槽骨中miR-21表达明显上调,提示其可能参与PAOO牙齿移动中牙槽骨的改建。3.大鼠PAOO加速牙齿移动动物模型中,PAOO加速正畸牙齿移动的机制是通过上调的miR-21负向调节靶基因PDCD4,解除对C-fos的抑制,从而促进RANKL介导的破骨细胞的生成,局部牙槽骨骨质疏松,使正畸牙齿移动过程中发生不同于传统正畸的牙槽骨改建,从而加速了正畸牙齿在牙槽骨中的移动。