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1、牙釉基质蛋白组成及作用摘要 釉基质蛋白为釉基质衍生物与其相应载体的结合物，具有 促进牙周组织的再生、生物矿化和骨诱导等生物特性。研究者们已 从体外培养、动物和临床试验对其进行研究并初具成果。本文就牙 釉基质蛋白组成成份及其作用进行综述。关键词釉基质蛋白釉原蛋白釉蛋白釉基质蛋白(enamel matrix proteins, EMPs)是一组来自上 皮根鞘的蛋白质。釉基质蛋白(enamel matrix proteins， EMPs) 是牙齿发育期Hertwig上皮根鞘内层的成釉细胞分泌的一种调控牙 矿化的基质蛋白，在牙本质刚刚开始矿化之前表达，在牙本质早期 成熟阶段停止表达。EMPs含有釉原蛋
2、白(amelogenin)、成釉蛋白 (ameloblastin)、釉蛋白(enamelin)等蛋白质成分，其中釉原蛋白 占发育期牙釉质蛋白质提取物的90%以上。自1975年Slavkin和 Boyde首次提出EMPs可诱导牙根部无细胞性牙骨质形成以来，EMPs 在诱导牙周组织及牙体组织发生中的作用日益受到关注1。1 牙釉质基质蛋白的组成根据亲水性和酸碱度釉质基质主要由非釉原蛋白 (non-amelogenin)和釉原蛋白(amelogenin)组成。釉原蛋白占分泌 期有机基质的9 0%,非釉原蛋白约占10%。釉质基质蛋白目前可 分为釉原蛋白和非釉原蛋白，非釉原蛋白包括釉蛋白(enamelin
3、)、 釉丛蛋白(tuftelin)、鞘蛋白(shealhlin)、牙本质涎磷蛋白(DSPP)、釉质蛋白酶和血清蛋白等。釉蛋白位于釉柱内和釉柱间， 在釉柱鞘位置相对缺乏。目前普遍认为釉蛋白参与了釉质晶体的成 核和生长，对于釉质晶体的生长起调控作用。釉蛋白包含5个公认 的N-连接的糖基化位点，糖基化可增加蛋白的酸性，同时使羟磷 灰石坚固性增加。釉丛蛋白是一种低丰度的釉质蛋白，聚集于釉牙 本质界及从釉牙本质界放射状分布于釉质的釉丛中。鞘蛋白为一组 低分子量的釉质蛋白，分布于柱鞘空隙，分离釉柱和柱间质的釉质 。2 釉基质蛋白的作用釉基质蛋白(eamel matrix proteins, EMPs)具有
4、诱导牙周组 织无细胞性牙骨质形成的作用，釉基质蛋白作为牙周组织再生材料 己在临床开始应用。釉基质蛋白是一组来自上皮根鞘的蛋白质， 在釉质成熟过程中，即在无机相的生物矿化过程中，EMPs可诱导 包括无细胞性牙骨质在内的牙周组织再生。研究发现，EMPs参与 诱导再生形成的牙周组织，在形态结构和生物学功能上接近于正常牙 周组织4。2.1 釉原蛋白自1964年Eastoe发现并命名。釉原蛋白在釉基质生物矿化 过程中起着决定性的作用。成釉细胞分泌釉原蛋白后，在牙本质的 诱导下，釉质很快进行生物矿化。釉原蛋白对釉质矿化的起始、晶 核的形成及排列等诸多因素起着重要的作用。釉原蛋白可为釉质生 物矿化提供必要的
5、支架，并且还可控制晶体生长的速度，维持晶体 生长，是釉质生物矿化的关键。釉原蛋白主要分布于釉柱间质内， 与晶体选择性地吸附后形成完整的釉柱鞘包绕釉柱，并且可能与细 胞童氏突侧壁相连，对晶体的侧向矿化生长有抑制作用，且随着细 胞的迁移而调节晶体的排列方向。釉原蛋白突变导致脯氨酚苏氨酸 共同底物破坏了釉原蛋白与N-乙酰氨基的粘附能力，从而导致釉质 发育缺陷。随着牙釉质的成熟，釉原蛋白被完全降解。但是，釉 原蛋白经细胞分泌后，很快被基质内的蛋白水解酶降解成大小不同 的多肽而逐渐失去了与晶体吸附的能力，因此釉原蛋白可能主要影 响表层釉质的矿化，而对深层釉质影响较小。此外研究表明：釉 原蛋白有类似骨形成
6、蛋白的活性，可诱导肌肉中的间充质细胞分化 成软骨细胞或骨细胞。2.2 釉蛋白釉蛋白是一种非釉原蛋白，是釉质基质中分子量最大、含量 最少的蛋白。曾用于命名发育中釉质基质的非釉原蛋白的成分，现 已作为特定的基因产物得到克隆7，它是釉质基质中分子量最大、 含量最少的蛋白质，作为一种特异蛋白，在Genbank蛋白质数据 库中没有发现任何蛋白与之有同源性。尽管釉蛋白的功能还不清楚， 但推测它参与了釉质晶体核化和生长以及调节晶体形态，是釉质发 育不全的候选基因之一。釉蛋白出现在釉质牙本质交界处，釉质分 泌期分布在釉质全层，釉质成熟早期釉蛋白消失，未裂解的釉蛋 白只出现在矿化釉质表面，集中在成釉细胞Tome
7、s突分泌表面约1mm 的窄带内，提示可能与羟基磷灰石晶体的延长有关。裂解的釉蛋 白出现在釉柱间以及柱内微晶体间，推测与釉质晶体的形成、调节 晶体的形态有一定关系。釉蛋白位于鞘蛋白的对应面，在发育的釉 质横切面上，鞘蛋白显示“蜂窝状”(honeycomb)结构，釉蛋白显 示“反向蜂窝状”(reve rse honeycomb)结构，这种结构是由于釉 蛋白在鞘空隙含量偏低而选择性的定位于釉柱和柱间晶体的结果。2.3 釉丛蛋白釉丛蛋白是第一个被鉴定的编码酸性非成釉蛋白的基因，1991年Deutseh等从牛成釉器中筛选出釉丛蛋白cDNA克隆。釉 丛蛋白是成釉细胞合成分秘的釉基质特异蛋白，主要分布于釉牙
8、本 质界，为磷酸化的酸性蛋白，能够整合钙离子，在釉质形成中发 挥启动矿化的作用。2.4 鞘蛋白鞘蛋白在成釉细胞高水平表达，在赫威特氏上皮根鞘中度表 达，在前成牙本质细胞瞬时表达。免疫组化显示，鞘蛋白在分泌 的成釉细胞Tom，s突和釉牙本质界浓染，在早期前成牙本质细胞表 达有限。Macdol10,11,12 等对胎儿研究发现，鞘蛋白在细胞内广泛 位于细胞体末端大分泌囊泡内，在细胞外靠近成釉细胞分泌突和釉 牙本质界，在已形成的釉质深层，柱鞘集中，鞘间分散，在前期牙 本质和发育中的成牙本质细胞层内也有较弱表达而在形成的骨、软 骨、口腔粘膜、肌肉和唾液腺未见染色。2.5 牙本质涎磷蛋白（DSPP）免疫
9、组化和原位杂交证实，成釉细胞分化阶段即表达DSPP， 其转录随釉质成熟程度增加而下降。DSPP在釉质形成过程中高度受 限的表达形式提示它可能是釉牙本质界的早期表达釉质蛋白，是羟 基磷灰石晶体形成的潜在核心，在牙釉质和牙本质的初始矿化事件 中起一定作用。人DSPP位于4号染色体上，是遗传性牙本质发育 不全的候选基因。在牙齿发育早期，DSPP在前成釉细胞的表达激 发了前成牙本质细胞的分化，也反过来促进了自身的分化，牙冠形 成后期，DSPP不仅在牙尖处成釉细胞再次表达，对牙齿的萌出有 指导意义而且可能作用于牙根的上皮细胞，在他们的进一步分化中 起重要作用a】。DSPP不仅仅作为成牙本质细胞的终末分化产物，在 牙本质矿化中起着重要作用，它在维持牙冠及牙根的正常生长方面 也具有重要意义。3 展望釉基质蛋白已经通过美国食品与药品管理署的认证，而且国 外临床上已将其用于牙周疾病的治疗。从临床研究角度而言，釉基 质蛋白的应用空间是无限的，其在口腔医学各个领域的作用亦优势 明显。而目前对其研究有限，许多问题尚待解决。相信随着广大 学者不断深入的研究和探索，釉基质蛋白将会在口腔领域发挥其最 大的潜力。
