β受體阻滯劑對正畸大鼠模型骨硬化蛋白和RANKL表達及牙齒移動的影響

JEONG YUNHO 趙志河

[摘要]目的：通過大鼠正畸牙移動模型研究β-腎上腺素受體（β-adrenergic receptor，β-AR）阻滯劑對骨硬化蛋白（Sclerostin，SOST）和核因子κB受體活化因子配體（Receptor activator of nuclear factor kappa-B ligand，RANKL）的調控機制，以及對正畸牙移動的影響。方法：32只8周齡雄性Sprague-Dawley大鼠按照隨機數字表法分為β1-AR阻滯劑組（阿替洛爾）、β2-AR阻滯劑組（布托沙明）、非選擇性β-AR阻滯劑組（普萘洛爾）和對照組（生理鹽水），每組8只。按體重每日灌胃給予相應藥物或生理鹽水，建立大鼠正畸牙移動模型并于4周后處死大鼠。通過游標卡尺測量牙移動距離，免疫組織化學染色觀察張力側和壓力側SOST和RANKL的表達情況并進行定量分析。結果：β-AR阻滯劑組大鼠的牙齒移動距離顯著低于對照組，差異有統計學意義（P<0.05）。各組張力側SOST和RANKL陽性細胞比例比較差異無統計學意義（P>0.05）。壓力側SOST和RANKL陽性細胞比例均為β-AR阻滯劑組低于對照組，差異有統計學意義（P<0.05）。結論：β-AR阻滯劑可減少正畸牙移動過程中壓力側SOST和RANKL的表達，并減小牙移動距離。

[關鍵詞]正畸牙移動;β-腎上腺素受體;骨硬化蛋白;核因子κB受體活化因子配體

[中圖分類號]R783.5? ? [文獻標志碼]A? ? [文章編號]1008-6455（2021）06-0107-03

Effects of β-blockers on the Expression of Sclerostin， RANKL and Tooth Movement in Orthodontic Rats

JEONG YUNHO，ZHAO Zhi-he

（Department of Orthodontics，West China Stomatological Hospital，Sichuan University，Chengdu 610041，Sichuan，China）

Abstract： Objective? To explore the mechanism of β-adrenergic receptor blocker on sclerostin（SOST） and receptor activator of nuclear factor kappa-B ligand（RANKL）， and its effect on orthodontic tooth movement by orthodontic tooth movement model in rats. Methods? 32 8-week-old male Sprague-Dawley rats were randomly divided into the β1-AR blocker group （atenolol）， the β2-AR blocker group （butoxamine）， the non-selective β-AR blocker group （propranolol） and the control group （physiological saline solution）. Eight rats in each group were given blockers or physiological saline solution daily according to their body weight by intragastric administration. The model of orthodontic tooth movement was established and rats were killed 4 weeks later. The distance of tooth movement was measured by Vernier caliper， and the expression of SOST and RANKL on tension side and compression side were analysised by immunohistochemical staining. Results? The distance of tooth movement in the β-AR blocker groups was significantly lower than that in the control group， the differences were statistically significant （P<0.05）. There was no significant difference in the proportion of SOST and RANKL positive cells on the tension side among the four groups（P>0.05）. But the β-AR blocker groups had significant lower proportion of SOST and RANKL positive cells on the compression side（P<0.05）. Conclusion? β-AR blockers can reduce the expression of SOST and RANKL on the compression side and reduce the distance of tooth movement during orthodontic tooth movement.

Key words： orthodontic tooth movement; β-adrenergic receptor; sclerostin （SOST）; receptor activator of nuclear factor kappa-B ligand （RANKL）

隨著社會的不斷發展，人們對牙齒的美觀及咬合功能的追求不斷提高，越來越多的人選擇通過正畸治療來滿足自己的需求。正畸治療是在外力的作用下促進壓力側牙槽骨吸收和張力側牙槽骨形成，完成牙齒移動的過程[1-2]。當牙齒在應力的刺激下，使牙槽骨周圍骨硬化蛋白（Sclerostin，SOST）的分泌和核因子κB受體活化因子配體（Receptor activator of nuclear factor kappa-B ligand，RANKL）的表達增加，從而起到了抑制成骨細胞骨形成和破骨細胞骨吸收的作用[3]。同時相關研究發現在正畸治療中，通過激活β-腎上腺素受體（β-adrenergic receptor，β-AR）使交感神經系統興奮，能夠增加骨代謝周轉率，促進牙齒的移動[4-5]，而β-AR阻滯劑可以降低因β-AR激活而導致的骨細胞RANKL/骨保護素比率增加[6-7]。然而，關于β-AR阻滯劑在體內如何通過RANKL和SOST影響牙齒移動的作用機制尚不完全清楚。本研究通過大鼠正畸牙移動模型，探討β-AR阻滯劑對RANKL和SOST的調控作用，以及對牙移動的影響。

1? 材料和方法

1.1 實驗動物和分組：32只8周齡雄性Sprague-Dawley大鼠按照隨機數字表法分為4組，包括：β1-AR阻滯劑組（阿替洛爾，0.1mg/kg）、β2-AR阻滯劑組（布托沙明，1mg/kg），非選擇性β-AR阻滯劑組（普萘洛爾，1mg/kg）和對照組（生理鹽水，1ml/kg），每組8只，每日灌胃給予相應β-AR阻滯劑或生理鹽水。大鼠在實驗前均適應性飼養1周，正常飲食飲水和晝夜節律。所有動物實驗均經醫院動物關愛委員會批準后實施。

1.2 大鼠正畸牙移動模型：4組大鼠均構建正畸牙移動模型：按照100mg/kg的劑量腹腔注射戊巴比妥對大鼠進行麻醉，使用直徑0.20mm的正畸結扎絲（杭州奧索醫療器械有限公司）將鎳鈦拉簧（杭州奧索醫療器械有限公司）結扎于右側上頜第一磨牙與兩切牙之間，固定在上頜中切牙已備好的淺凹上，樹脂粘接固位，加力50g，近中移動上頜第一磨牙。每日給藥前檢查裝置是否完好，遇有脫落或損壞等情況立即重新安裝，于正畸牙移動模型構建成功4周后處死大鼠。

1.3 牙移動距離測量：所有大鼠均在右側構建正畸牙移動，取大鼠上頜左右側第一、二磨牙及周圍牙周組織，用電子游標卡尺（愛瑞德）測量雙側第一磨牙近中頰溝點與第二磨牙近中頰溝點間的距離，牙移動距離=右側測量距離-左側測量距離，單位：mm。

1.4 RANKL和SOST陽性細胞比例測量：牙槽骨組織標本用4%多聚甲醛固定，24h后取出，使用20%乙二胺四乙酸（pH7.4）常溫脫鈣3周，石蠟包埋后進行3?m橫向連續切片，分別使用SOST和RANKL抗體（均購自賽默飛世爾科技）進行免疫組織化學染色。隨機選取3張染色較好的切片，每張切片隨機選取4個200×視野，取3組數據的平均值，使用Image J軟件計算壓力側和張力側SOST和RANKL陽性細胞比例。

1.5 統計學分析：所有數據使用SPSS 22.0軟件進行分析，計量資料均數±標準差（x?±s）表示，兩組間比較采用t檢驗，多組間比較采用單因素方差分析，P<0.05為差異有統計學意義。

2? 結果

2.1 各組大鼠體重比較：實驗開始時各組大鼠體重比較差異無統計學意義（P>0.05）;到實驗結束時各組大鼠的體重均顯著增長，差異有統計學意義（P<0.05）;各組間體重比較差異無統計學意義（P>0.05）。見圖1。

2.2 各組大鼠牙齒移動距離比較：β-AR阻滯劑能顯著減少牙齒移動距離，使用不同β-AR阻滯劑牙齒移動距離明顯低于對照組，差異均有統計學意義（P<0.05），見圖2。

2.3 各組RANKL陽性細胞比例比較：RANKL陽性細胞比例在各組間張力側比較差異無統計學意義（P>0.05）;而壓力側均顯著升高，差異有統計學意義（P<0.05）。β-AR阻滯劑可顯著降低壓力側RANKL陽性細胞比例，與對照組比較差異均有統計學意義（P<0.05）。見表1。

2.4 各組SOST陽性細胞比例比較：SOST陽性細胞比例在各組間張力側比較差異無統計學意義（P>0.05），而壓力側均顯著升高，差異有統計學意義（P<0.05）。β-AR阻滯劑可顯著降低壓力側SOST陽性細胞比例，與對照組比較差異均有統計學意義（P<0.05）。見表2。

3? 討論

成骨細胞和破骨細胞中廣泛分布著β-AR，是交感神經系統對骨代謝發揮調節作用的重要媒介，研究已證實，交感神經興奮可以促進骨吸收，減少骨形成[8]。而隨著現代生活和工作節奏越來越快，人們普遍承受較大壓力，并且精神容易處于緊張狀態，精神緊張也會使交感神經長期處于興奮狀態，而這類人群在接受正畸治療時，發生嚴重牙根吸收和骨體積減少的風險也更高。因此，研究β-AR阻滯劑對正畸牙移動的調控作用及其機制，對于規范正畸治療，預防牙根吸收等并發癥具有重要意義。

本研究通過比較四組大鼠牙齒移動情況，結果顯示β1-AR阻滯劑阿替洛爾和β2-AR阻滯劑布托沙明，以及非選擇性β-AR阻滯劑普萘洛爾可顯著減少正畸大鼠模型的牙齒移動，分析原因為骨和骨膜上有豐富的交感神經分布，交感神經可通過突觸發揮直接調控作用，也可以通過體液調節調控骨改建。其中成骨細胞和破骨細胞是交感神經調節骨改建的重要媒介，其表面上存在相關神經肽受體和腎上腺素受體，這些受體激活或抑制改變成骨細胞和破骨細胞生理活動，影響成骨過程和破骨過程[9]，因此使用β-AR阻滯劑能夠阻斷交感神經信號，抑制破骨細胞生成，從而縮短牙齒移動距離。本研究結果與Uchibori等[5]研究結果一致。

與對照組相比，所有使用β-AR阻滯劑的大鼠都顯著下調了壓力側RANKL和SOST的表達，提示β-AR阻滯劑能夠降低RANKL和SOST的表達，分析原因為RANKL在骨細胞中的表達水平高于成骨細胞，且在機械應力作用下其表達上調，同時體外實驗證實β-AR阻滯劑可以抑制骨細胞中RANKL的表達[6-7]，而β-AR阻滯劑主要與交感神經系統-β腎上腺素受體-RANKL信號軸上的β腎上腺素受體結合，抑制信號傳導，進而抑制RANKL的表達，從而使得大鼠體內RANKL的表達下降。SOST是骨重塑過程中非常重要的負性調控蛋白，其作用機制主要是通過與Wnt蛋白競爭性結合輔助受體LRP5/6促進β-catenin磷酸化，降低胞內β-catenin水平，下調相應靶基因，抑制成骨細胞分化及活性，從而抑制OPG、提高RANKL的表達，降低成骨速度，促進破骨細胞成熟，導致骨質流失[10-11]，而β-AR阻滯劑主要通過交感神經系統作用于成骨細胞表面，使得成骨細胞分泌的SOST量減少，另一方面是在牙齒正畸過程中，牙周膜細胞首先感受機械刺激，將外界力學物理信號轉導為化學信號，使得牙槽骨細胞生物學活性發生一系列反應，導致成骨細胞分泌的SOST量減少[12-13]。本研究結果與Odagaki等[14]研究結果相符。

由于布托沙明等β-AR阻滯劑對骨代謝的調控作用具有一定的劑量依賴性，特別是在自發交感神經興奮高血壓患者中，而在正畸牙移動模型中β-AR阻滯劑對骨代謝的調控是否同樣具有劑量依賴關系，本研究并未進行探討。為準確掌握β-AR阻滯劑對RANKL和SOST的調控作用，在將來的研究中應考慮探討不同類型、不同濃度的β-AR阻滯劑在正畸牙移動中的調控作用。

綜上所述，β-AR阻滯劑可以通過下調骨細胞中RANKL和SOST的表達調節正畸過程中的骨代謝，減少牙齒移動。

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[收稿日期]2020-07-09

本文引用格式：JEONG YUNHO，趙志河.β受體阻滯劑對正畸大鼠模型骨硬化蛋白和RANKL表達及牙齒移動的影響[J].中國美容醫學，2021，30（6）：107-109.