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1、牙周骨组织生物学,蒋 滔,“我知道自己几乎一无所知，对这一点也几乎不知道。” 苏格拉底,牙周组织有再生的可能吗？,为什么受压侧骨吸收，牵引侧骨形成？,骨整合形成的机理是什么？牙周韧带样结构可行吗？,牙周组织(Periodontium),牙周膜 (Periodontal ligament),牙龈 (Gingiva),牙骨质 (Cement),牙槽骨 (Alveolar bone),“做学问要于不疑处有疑，待人要于有疑处不疑。” 胡 适,牙槽骨组织的生物学特点,第一节,一、牙槽骨的组织形态特点,固有牙槽骨,密质骨,松质骨,（alveolar bone proper）,（cortical bone）
2、,（sponge bone）,固有牙槽骨(筛状板、硬骨板）,束状骨（bundle bone）,束状骨（bundle bone）,束状骨（bundle bone）,密质骨,松质骨,牙槽骨,牙槽骨,牙槽骨,二、牙槽骨的生物特征,成分,无机成分 70%,有机成分 22%,水 8%,羟基磷灰石,I 型胶原 95,蛋白糖原,非胶原蛋白,形态,密质骨,松质骨,胚胎发育：,膜内成骨,牙槽骨是高度可塑性组织，也是人体骨骼最活跃的部分。,三、牙周其他钙化组织（牙骨质）,牙骨质（按有无细胞）,无细胞牙骨质,有细胞牙骨质,（原发性牙骨质）,（继发性牙骨质）,牙骨质,（按纤维来源以及有无细胞分类）,无纤维无细胞牙骨质
3、,外源纤维无细胞牙骨质,混合纤维细胞牙骨质,内源纤维细胞牙骨质,牙骨质的生物学特征,在生理情况下，牙骨质不像骨组织可以不断地改建和重塑，只有新生，不被吸收，只有在病理情况下才会发生吸收。,四、牙周膜,牙周膜 的细胞,成纤维细胞、巨噬细胞和未分化间充质细胞,成牙骨质细胞和破牙骨质细胞,成骨细胞和破骨细胞,上皮剩余,牙周膜 的功能,支持功能（supportive function）,改建功能（ remodeling function）,感觉功能（ sensory function）,营养功能（ nutritive function）,四、研究骨组织代谢的意义,牙周病,颜面骨组织缺损,牙列缺失和缺损
4、,即刻及延期种植,口腔正畸,颞下颌关节以及根尖病变,骨改建的细胞学基础,第二节,一、成骨细胞（osteoblast）,骨祖细胞（osteoprogenitor cell）,前成骨细胞（preosteoblst）,成骨细胞（osteoblast）,骨细胞(ostocyte),骨衬里细胞(bone-lining cell),（不活跃的成骨细胞）,活动性成骨细胞的胞浆嗜碱性，并具有蛋白合成的细胞结构，如大量的粗面内质网和发达的高尔基体。非活动性成骨细胞似成纤维细胞，扁平状，类似于内皮细胞。,成骨细胞合成与分泌的蛋白主要是I型胶原，其他蛋白有：碱性磷酸酶、骨钙素、骨涎蛋白、骨桥蛋白、蛋白多糖、磷蛋白、
5、激素和骨生长因子等。,二、破骨细胞（osteoclast）,破骨细胞的来源,破骨细胞来源于造血系统的单核细胞，与巨噬细胞有共同的前体，在特定条件下融合成多核细胞,破骨细胞的功能,吸收骨、牙本质和钙化的软骨,破骨细胞吸收骨的过程,骨表面附着,细胞极性化,形成封闭区,形成骨吸收陷窝,脱离骨面、转移,破骨细胞的鉴定标准,三、骨细胞（osteocyte）,三、成骨细胞与破骨细胞的关系,成骨细胞参与破骨细胞在骨表面附着的调节,成骨细胞合成破骨细胞骨吸收刺激因子,成骨细胞参与破骨细胞分化成熟的调节,五、牙周韧带细胞,（periodontal ligament cell，PDLC）,牙周韧带细胞具有异质性
6、( heterogeneous)。,成骨细胞,成牙骨细胞,牙周韧带细胞,“大胆假设，小心求证。” 胡 适,牙周韧带细胞具有异质性,牙周韧带细胞可能含有干细胞,Figure 1: Isolation of adult human PDLSCs PDL：牙周韧带；PDLSCs：牙周韧带干细胞；DPSCs：牙髓干细胞；BMSSCs：骨髓基质干细胞：STRO-1：干细胞表面标志；CD146/MUC18：干细胞表面标志；GAPDH：内标；Scleraxis：腱细胞的特征转录子,Figure 2: Expression of cementoblastic/osteoblastic phenotype by
7、 PDLSCs ALP：碱性磷酸酶；MEPE：基质细胞外蛋白；BSP：骨涎蛋白；OSC：骨钙素；TGFR1： TGF受体；HSP90： assess the amount of protein loaded per sample,Figure 3: Adipogenic differentiation of PDLSCs Oil red O positive lipid clusters ：脂肪细胞的特征标志之一 PPAR2 ：脂肪细胞的标志 lipoprotein lipase (LPL)：脂肪细胞的标志,Figure 4: Generation of cementum-like and P
8、DL-like structures in vivo by PDLSCs,Figure 5: Generation of collagen fibres by PDLSCs in vivo,Figure 6: PDLSCs in periodontal tissue repair in immunocompromised rats,牙周韧带细胞具有异质性,具有纤维细胞表型牙周韧带细胞,PDL：牙周韧带 PDL-L2: 成纤维表型的PDLC MC3T3-E1：成骨细胞系 NIH3T3：成纤维细胞系 C3H10T1/2：间充质细胞系,影响骨改建的生物学因素,第三节,一、骨改建影响因素概论,全身因素
9、（systemic factors）,局部因素（local factors）,其他因素,全身因素,钙调节激素,甲状旁腺素(Parathormone，PTH),1，25-(OH)2维生素D3 ( active vitamin D3 ),降钙素 (Calcitonin， CT),性激素,雌激素（Estrogen）,睾丸激素（Testosterone）,其他,生长激素（growth hormone）,甲状腺激素（Thyroid hormone）,皮质醇激素（Cortisol）,局部因素,生长因子（Growth factors）,白细胞介素Interleukins (IL),肿瘤坏死因子 （Tumou
10、r necrosis factors）,干扰素（Interferons）,集落刺激因子 （Colony stimulating factors）,其他,生长因子,胰岛素样生长因子 Insulin-like growth factors (IGF-I & II),转化生长因子-家族 Transforming growth factors (TGFs 1-3),成纤维细胞生长因子 Fibroblast growth factors acidic and basic (aFGF & bFGF),血小板衍生的生长因子 Platelet derived growth factor (PDGF),骨形成蛋
11、白 Bone morphogenetic proteins BMPs 1-7,白细胞介素,IL-1 ,IL-3 (Multi CSF),IL-4,IL-6,IL-8,肿瘤坏死因子,TNF,TNF,IFN,干扰素,集落刺激因子,GM（粒细胞、巨噬细胞）-CSF,M（巨噬细胞）-CSF,前列腺素Prostaglandins,甲状旁腺激素相关肽 Parathyroid hormone related peptide （PTH-RP）,降钙素相关肽 Calcitonin gene related peptide (CGRP),其他（局部）,其他,电刺激 Electrical stimulus,环境因素
12、Environmental,温度,氧水平,酸碱平衡,局部应力 Local stresses,二、第二信使,细胞信号分子包括：短肽、蛋白质、气体分子（NO、CO）以及氨基酸、核苷酸、脂类和胆固醇衍生物等等。,其共同特点是：特异性，只能与特定的受体结合；高效性，几个分子即可发生明显的生物学效应，这一特性有赖于细胞的信号逐级放大系统；可被灭活，完成信息传递后可被降解或修饰而失去活性，保证信息传递的完整性和细胞免于疲劳。,脂溶性信号分子，如甾类激素和甲状腺素，可直接穿膜进入靶细胞，与胞内受体结合形成激素-受体复合物，调节基因表达。,水溶性信号分子，如神经递质、细胞因子和水溶性激素，不能穿过靶细胞膜，只
13、能与膜受体结合，经信号转换机制，通过胞内信使（如cAMP）或激活膜受体的激酶活性（如受体酪氨酸激酶），引起细胞的应答反应。所以这类信号分子又称为第一信使（primary messenger），而cAMP这样的胞内信号分子被称为第二信使（secondary messenger）。,目前公认的第二信使有cAMP、cGMP、三磷酸肌醇（IP3）和二酰基甘油（DG），Ca2+,第二信使的作用：转换和放大的作用。,cAMP 和 IP3 均属于G蛋白耦联受体所介导的细胞信号通路,激素G蛋白耦联受体G蛋白腺苷酸环化酶cAMP依赖cAMP的蛋白激酶A基因调控蛋白基因转录,cAMP传导途径,IP3传导途径,胞外
14、信号分子与细胞表面G蛋白耦联型受体结合，激活质膜上的磷脂酶C（PLC-），使质膜上4，5-二磷酸磷脂酰肌醇（PIP2）水解成1，4，5-三磷酸肌醇（IP3）和二酰基甘油（DG）两个第二信使，胞外信号转换为胞内信号（图8-21）,三、骨改建的调节因子,骨塑形（bone modeling）和骨改建（bone remodeling）,成骨细胞系和破骨细胞系间的交互作用,间充质干细胞,前成骨细胞,前破骨细胞,成骨细胞,破骨细胞,PTH PTH-RP PG Cytokine Vitamin D3,骨基质 溶解,BMP-2 FGF IGF-1 IGF-2 TGF-1 TGF-2,MCSF,RANKL,RA
15、NK,cfms,PTH作用的总效应是升高血钙。,PTH具有促进成骨和溶骨的双重作用。实验研究表明小剂量PTH可促进成骨作用，而大剂量则可促进溶骨作用。,甲状旁腺素 PTH,成骨细胞,IGF-1,FGF-2,间充质干细胞,前成骨细胞,成骨细胞,骨衬里细胞,PTH-RP,刺激成骨细胞功能,阻止成骨细胞凋亡,Bcl-2 Bcl-XL,PTH,PTHRI,1，25-(OH)2维生素D3,1，25-(OH)2维生素D3总的调节效果是使血钙、血磷增高。,对骨亦有溶骨和成骨的双重作用。,作用与PTH相反，其作用是抑制破骨作用，抑制钙、磷的重吸收，降低血钙和血磷。,降钙素 CT,直接抑制破骨细胞的生成，抑制骨盐溶解、降低血钙、血磷浓度。,雌激素,对成骨细胞和破骨细胞均有作用，抑制骨盐溶解，促进成骨。,睾丸激素,对骨形成直接的促进作用，并且通过促进肌肉生长间接促见骨形成,可在脂肪细胞里转化为雌激素,雌激素,破骨细胞,雌激素受体,TGF-,促使细胞凋亡,单核细胞,前破骨细胞,前破骨细胞,雌激素衰竭的骨,雌激素富集的骨,IL-1 ,IL-1 ,IL-1 受体,IL-1 受体,IL-1 伪受体,IL-1 和受体结合 促进破骨细胞形成,破骨细胞形成,雌激素,成骨系细胞,TGF-,破骨系细胞,破骨细胞 分化继续,阻止破骨 细胞分化,RANKL,OPG,RAN
