功能矫治器前伸下颌后SD大鼠咀嚼肌中Ⅳ型胶原mRNA表达水平的改变

功能矫治器前伸下颌后SD大鼠咀嚼肌中Ⅳ型胶原mRNA表达水平的改变 功能矫治器前伸下颌后SD大鼠咀嚼肌中? 型胶原mRNA表达水平的改变 ? 108? 中国中医药咨讯 JournalofChinaTraditionalChineseMedicineInformation 2010年9月上第2卷第17期 September2010Vo1.2No.17 功能矫治器前伸下颌后SD大鼠咀嚼肌中IV型胶原 mRNA表达水平的改变 孙慧玲陈欣媛邹敏 (西安交通大学口腔医院实验研究中心,陕西西安,710004;]~安交通大学口腔医院121腔正畸科,陕西西安, 710004) 【摘要】目的:通过检测大鼠下颌前伸后咀嚼肌中IV型胶原的表达水平的改变,研究颌骨矫形过程中咀嚼肌适应性变 化及其规律,并初步探讨其适应性变化机制,为矫形治疗提供新的理论依据.方法:选用4O只4周龄雄性Sprague—Dawley(SD) 大鼠为实验对象,用自制的功能矫治器斜导导下颌向前.采用RT-PCR法对IV型胶原mRNA进行测定.结果:实验组lV型胶 原的表达随着时间的变化出现先增加后减少再增加的表现,实验组lV型胶原的表达较实验组整体减少.结论:IV型胶原介导 了组织重构过程,为MMPsWIMPs的平衡理论提供了新的依据,即MMPsWIMPs处于一个平衡一改变一平衡这样一个动态的 平衡当中. 【关键词】前伸下颌;IV型胶原;MMPs\TIMPs SunHuiling1ChenXinyuan2,ZouMin2 (IStomatologicalHospitalofXi'anJiaotongUnive~iw,DepartmentofOrthodontics,2.Xi'anJiaotongUniversityStomatology HospitalExperimentalResearchCentre,Xi'an710004) 【Abstract】 Obj~tive:ToevaluatethemasticatorymuscleinratsinMandibularProtrusionexpressionofcollagentypeIVchanges ofmastieatorymusclesduringjaworthopedicadaptivechangesitslaws,andinvestigatethemechanismofadaptivechange,asorthopedic treatmentofthenewtheory.Methods:404weekoldmaleSprague-Dawley(so)ratsasexperimentalsubjects,withhome--madefunctional applianceBevelguidejawforward,randomlydividedintoexperimentalandcontrolgroups.Results:RT-PCRanalysisoftranscriptionand translationoflcoUagentypeIVexpression.Results:TheexpressionofcollagentypeIVchangesovertime,thereisincreasedandthende, creasedtoincreasetheperformanceoftheexperimentalgroup,theexpressionofcollagentypeIVcomparedwiththeoverallreductionof theexperimentalgroup.Conclusion:IVcollagenremodelingprocessmediatedbytheOrganizationforMMPs,TIMPsbalancetheorypm— videsanewbasis. 【Keywords】protrusivemandible;IVcollagen;MMPs\TIMPs 利用功能矫治器促进下颌生长,是矫治生长发育高峰 前期以及生长发育高峰期下颌发育不足和肌功能畸形的常 规有效的方法.其原理是牵张口周肌肉和咀嚼肌对咬合进 行重建,功能性矫治器戴入口腔内通过相应的肌肉收缩产 生的力量和借由被牵张的咀嚼肌产生的力量来改善或者改 变下颌骨的位置,以此来达到矫治畸形颌骨的目的[1】.通过 对咀嚼肌进行的功能协调,咀嚼肌由此达到平衡状态.?型 胶原属于细胞外基质,骨骼肌中,?型胶原主要存在于基底 膜,并且确保骨骼肌纤维的机械稳定性【6】.以往研究【7指 出?型胶原是MMP-9的主要作用底物,随着活化的 MMP-9而被降解.而在MMPs\TIMPs的平衡系统中,受到 MMPs天然抑制剂TIMPs介导过程中,?型胶原在细胞外 基质中的变化有待探讨.本研究从分子水平检测咀嚼肌中 二腹肌前腹中的Iv胶原的变化,进一步阐明临床正畸功能 牵?串??,?寺??串?夺?串?夺-夺?孛?夺?夺?孛?夺?夺?{?夺?夺?夺?夺?辛?-4-??夺?夺? 孛?-4-?牵-夺?夺??夺?孛?夺?夺?串?夺?夺?夺?夺?夺?夺?夺?夺? 抗凝自动血沉仪法与魏氏法所测结果没有统计学差异,具 有良好的相关性,与国外报道基本一致[5]. 参考文献 [1]王庸晋.现代临床检验学[M】.(第2版).北京:人民军医出版社 2007,141—144 [2]叶应妩,王毓三,申子瑜.全国临床检验操作规程[M】.(第3版) 南京:东南大学出版社,2006,143—144 [3]赵园园,陈卫民.EDTA?K2抗凝血不稀释测定红细胞沉降率的 实验研究【J1.徐州医学院,2008,28(6):614,714 [4]冯树星.血沉率变化与实验温度的关系与对策[J].实用医技杂 志,2005,(12)3A:572—573 [5]ElisaPiva.PacloFassina,MarioPlebani.DeterminationofSedimen— tationReaction(EryrhoncuteSedimentationRate)inNon-Antieoagu— latedBloodwitetheMicrotest(J】.ClinchemLabMed,2002,40(7): 7l—7I7 2010年9月上第2卷第l7期 Seplember2010Vo1.2No.17 中国中医药咨讯 JournalofChinaTraditionalChineseMedicineInformation?109? 矫形治疗中骨骼肌改建机理. 1材料与方法 实验动物: 选取青春期雄性sD大鼠40只,体重55g?5g(由西安 交通大学动物实验中心提供SPF清洁级大鼠),随机分为8 组:不戴矫治器的对照组,戴矫治器的实验组,每组5只.自 南饮水,定时摄食. 试剂:Trizol(invitrogen公司),反转录试剂盒(Fennn— tas公司) 矫治器: 矫治器的设计参照Petrovic[121使用的矫治器并加以改 良(见图1,图2).矫治器由塑料底板,斜面导板和口外同位 臂三部分组成.斜面导板为6mm×8ram的带环片,斜面导 板与上颌咬合平面成20.一25.,矫治器戴于大鼠上颌骨, 固位于上切牙.当大鼠闭口进行功能运动时,下切牙咬在斜 面导板上,下颌被引导前伸,实验组的大鼠在戴用矫治器过 程中,切牙的咬合关系逐渐切对切的咬合关系,覆盖明显变 小,至浅覆盖;实验组的大鼠在实验后期,下切牙均 产生了不同程度的间隙,最大在1.5毫米. 图1.矫治器 ?一图2.戴矫治器的SD大鼠 标本制备: 实验组与对照组动物分别于3d,7d,14d,21d断颈处 死.取大鼠左侧二腹肌前腹迅速置于有RNALater液的 DEPC处理的EP管中,迅速置于液氮罐中,标本收集结束 时移于一76?冰箱保存. 引物设计: CIV上游:5CGCCCCTGCTGAAGCCI3 下游:5CTTCCccGAGCACcTTAG3 GAPDH上游:5TCCCTCAAGATTGTCAGCAA3 下游:5AGATCCACAACGGATACATr3 2结果 电泳图见图3—1和图3—2 IV胶原mRNA的表达 RT—PCR产物经20g/L琼脂糖凝胶电泳鉴定,扩增片断 特异性强,IV型胶原实验各组均表达.实验组IV胶原 mRNA的表达量在7d,14d下降,而在2ld表达量升高.实 验组整体表达量均低于对照组. 3讨论 矫治器使得周围咀嚼肌改建,咀嚼肌属骨骼肌,最近研 究表明,骨骼肌结缔组织是机能蛋白不断转归的活性结构, 对外部环境如机械负荷,固定和废用具有很强的适应能力 [2-5]. Iv型胶原是基底膜的主要成分,被认为在组织内的细 胞排列有着重要的作用,如确保骨骼肌纤维的机械稳定性. Iv型胶原是MMP一9的主要作用底物,活化的MMP一9降解 Iv型胶原. 再生和改建的重 肌细胞迁移和ECM改建是肌肉发育, 要方面.改建中的ECM均有MMPs表达.同时MMPs\TIMPs 平衡失调也会导致肌肉损伤,并且在肌肉生长发育过程中 起到调节作用,在肌肉受损或废用性病理变化的修复中发 挥重要作用,并且参与骨骼肌组织改建的全过程[8一lO]. 本研究中,实验组的Iv型胶原相对量的表现来看,实 验期开始,表现为表达的减少,说明肌肉在受到刺激时产生 了急性期的应激性改变,打破了咀嚼肌的机械稳定性,在随 后的7d,14d过程中,IV型胶原的表达越来越少,表明在这 一 时期MMPsWIMPs系统中,以MMPs的表达占据主导,随 着TIMPs的抑制作用,Iv型胶原的降解受到抑制,IV型胶 原的mRNA表达量,表明MMPs\TIMPs的平衡在重新建立. 但是与对照组的高表达相比,实验组中IV型胶原的总体表 达量还是低于同期对照组,这可能是由于在功能矫形时,肌 肉的外形产生了变化,急性期的变化导致IV型胶原的表达 减少,产生了适应性的变化,而对照组的TIMP一1和 TIMP一2的表达虽然不断地在增加,但是一直保持着 MMPs\TIMPs的动态平衡,所以对照组的IV型胶原的表达 没有一个明显的变化.在之后的21d,实验组的IV胶原的 表达又出现增加,TIMPs抑制了MMPs的活性,TIMPs作为 终止胶原降解的调控因子,能够调控胶原的有限降解, MMPsWIMPs的平衡在重新建立.实验组的表达量明显小于 对照组,说明Iv胶原表达更新率的增加不一定伴随胶原净 合成量的增加,从而使咀嚼肌的机械稳定性在一个比较低 的水平,使得咀嚼肌的在功能矫治器的作用下,改建加速进 ? ll0? 中国中医药咨讯 JournaIofChinaTraditionalChineseMedicineInformation 2010年9月上第2卷第l7期 September2010Vo1.2No.17 行.与以往研究相类似,胶原的合成增加可能与肌肉的修复 过程有关,也可在没有肌肉损伤的情况下发生f1l】. 4结论 本实验通过RT—PCR法测定了IV型胶原的表达变 化,证实IV型胶原作为MMP一9的作用底物参与了功能矫 形的整个过程,并且揭示MMPs\TIMPs处于一个平衡一改 变一平衡这么一个动态的平衡当中. 图3-1对照组IV型胶原纤维RT—PCR电泳结果图 3-2实验组IV型胶原纤维RT—PCR电泳结果 对照组从左到右分别为内参的Marker,3d,7d,14d,21d, CIV的3d,7d,14d,21d,实验组同对照组排列. 参考文献 [1】SHAHSB,DAVISJ,WEISLEDERN,eta1.Structuraland functionalrolesofdesmininmouseskeletalmuscleduringpassive deformation[J].Biophysicaljournal,2004,86(5):2993—3008. [2】SHAHSB,LIEBERRL.Simultaneousimagingandfunctional assessmentofcytoskeletalproteinconnectionsinpassivelyloadedsingle muscleeens【J].JournalofHistochemistryandCytochemistry,2003,51 (1):19-29. [3】PETIED.Theadaptivepotentialofskeletalmusclefibe~.IJ】. Canadianjournalofappliedphysiology=Revuecanadiennede physiologieapplique)e,.2002,27(4):423-448. f4】SCHRODEREA,TOBITAK,TINNEYJP,eta1.Microtubule involvementintheadaptationtoalteredmechanicalloadindeveloping chickmyoeardium[J].Circulationresearch,2002,91(4):353. [5】FOIDARTM,FOIDARTJM,ENGELwK.CoHagenlocalizationin normalandfibrotichumanskeletalmuscle【J].ArchivesofNeurology, 1981,38(3):152-157. 【6]孙慧玲,周洪,邹敏.功能性矫治器引导大鼠下颌前伸后咀嚼肌 基质金属蛋白酶mRNA的表达fJ1.西安交通大学,2006,27(1): 84-86 [7]SCHOSERB,BLOTTNERD.MatrixmetalloproteinasesMMP-2, MMP-7andMMP一9indenervatedhumanmuscle[J】.Neuroreport, l999,10(13):2795—2797. 【8J8OWANI,BURRDB,TURNERCH,eta1.Mechanotransductionin bone;osteobl&qtsaremoreresponsivetofluidforoesthallmechanical str0infJ].Amerie0nJournalofPhysio!ogy—CellPhysiology,1997,273(3): C810一C815. [9】LEWISMP,TIPPETTHL,SINANANA,eta1.Gelatinase-B (matrixmetalloproteinase一9;MMP一9)secretionisinvolvedinthe migratoryphase0fhumanandmufinemusclecellcultures[J].Journalof MtlseleResearchandCellMotility,2000,21(3):223-233. [10】ZAGRISN.Extraeellularmatrixindevelopmentoftheearlyembryo [J】_Miemn,2000,32(4):427--438. 【11]KJAERM.Roleofextraeellularmatrixinadaptationoftendonand skeletalmuscletomechanicalloading[J].Physiologicalreviews,2004,84 (2):649698. 【121PetrovicA.Controlprocessesinthepostnatalgrowthofthecondyle cartilageofthemandible.In:DeterminantsofMandibularFormand Growth.McNat~araJa.(edito0CenterforHumanGrowthand Development.AnnArbor,Michigan,1975. 作者简介: 孙慧玲,女.I1965一).在{卖博士.西安变通大学口腔医院实验研究 中心 基金项目;陕西省公关项目基金资助,f项目编号: 2006K11一G6(2)) ;