口腔骨組織生物學

1、口腔骨組織生物學1.掌握骨組織的生物學特征及細胞成分。2.掌握牙槽骨的生物特性及組織形態(tài)特點。3.熟悉骨基質成分。4.熟悉牙周膜及牙骨質。5.了解研究骨組織代謝在口腔醫(yī)學中的意義。 骨的生物學基礎第一節(jié)骨細胞成骨細胞骨襯里細胞破骨細胞 源自局部骨組織源自局部骨組織骨表面骨表面 造血組織造血組織包被于鈣化骨基質包被于鈣化骨基質一、骨組織的細胞一、骨組織的細胞一、成骨細胞 負責骨基質形成和礦化的細胞成骨細胞的形態(tài)n成骨細胞在骨基質沉淀活躍部位呈單層排列，立方狀，單核，胞質嗜堿性。n成熟的成骨細胞含大量線粒體，高爾基復合體和粗面內質網(wǎng)。成骨細胞的功能n合成膜結合型堿性磷酸酶，參與礦化及跨膜的信號傳導

2、n合成骨基質分子 I型膠原 非膠原蛋白 骨鈣素 骨涎蛋白 骨橋蛋白 蛋白多糖 激素 生長因子受體成骨細胞的來源與歸宿n來源于多潛能間充質干細胞n包埋于骨基質中者，退化為骨細胞；覆蓋在骨表面者，退化為骨襯里細胞。二、破骨細胞（一）破骨細胞的形態(tài)n多核巨細胞n無定形，胞核從幾個到上百個，胞質嗜酸性。n電鏡下，可見特殊結構：皺褶緣，清晰區(qū)。n高表達的抗酒石酸酸性磷酸酶（tartrate resistant acid phosphatase)和組織蛋白酶K（cathepsin K)是破骨細胞主要標志。n皺褶緣：破骨細胞行使骨吸收功能時與骨表面相對的部分細胞膜高度折疊形成皺褶狀，這部分胞膜上有質子泵等結

3、構，主要承擔細胞內外的物質交換。n清晰區(qū)：行使骨吸收功能的破骨細胞胞質內存在一個沒有細胞器的區(qū)域，在電鏡下由于電子密度低，故稱之。在破骨細胞及其所附著的骨面之間通過整合素形成一個封閉區(qū)。破骨細胞細胞膜分區(qū) 1) When an osteoclast is not resorbing bone, it shows no signs of polarized membrane domains. 2) Once the osteoclast starts the resorbing, it quickly polarizes its membrane into distinct domains. R

4、uffled border (RB) is a membrane domain facing the bone surface, where the actual resorption takes place. Sealing zone (SZ) forms a tight contact to the bone, sealing the proteolytic enzymes and acid into the forming resorption lacuna. Basolateral membrane (BL) faces towards the bone marrow. 3) When

5、 the osteoclast is actively resorbing bone, a fourth domain arises into the basolateral membrane, the functional secretory domain (FSD), which acts as a route of osteoclasts to exocytose the resorbed material. SZ(sealing zone)密封區(qū)，即清晰區(qū) RB(ruffled border)褶皺區(qū) BL(basolateral membrane)基底外側膜 FSD(functiona

6、l secretory domain)功能性分泌區(qū)（二）破骨細胞的來源破骨細胞來源于造血系統(tǒng)的單核細胞破骨細胞來源于造血系統(tǒng)的單核細胞（三）破骨細胞的功能n破骨細胞的主要功能：1.吸收骨、牙本質和鈣化的軟骨1.Osteocyte 2.bone surface骨吸收步驟 與骨表面附著 細胞極性化 形成封閉區(qū) 形成骨吸收陷窩 脫離骨面或細胞死亡對礦物質的降解低pH狀態(tài)溶解羥磷灰石。質子泵、破骨細胞膜上碳酸脫氫酶（CA II）及氯離子通道等對骨基質中礦化的降解產生影響。對有機質的降解溶酶體半胱氨酸蛋白酶和基質金屬蛋白酶（MMPs）The resorbing bone surface at the w

7、all of the lacuna is rough and reveals a network of collagen fibers like that observed on the surface of Howships lacunae. Many osteocytes are extensively surrounded by spherules which obscure their surface.（1）成骨細胞參與破骨細胞在骨表面附著的調節(jié)n骨襯里細胞離開礦化骨表面n分泌蛋白酶消化類骨質n合成的非膠原蛋白含有特殊氨基酸序列，提供破骨細胞與骨基質附著的位點（三）破骨細胞的功能 2.

8、與成骨細胞相互作用（2）成骨細胞合成破骨細胞吸收刺激因子nPGEnPDGF（3）成骨細胞參與破骨細胞分化成熟的調節(jié)n破骨細胞前體分化成熟過程中，與成骨細胞胞體接觸是必不可少的。（4）破骨細胞影響成骨細胞（三）破骨細胞的功能n3.免疫細胞骨細胞n存在于礦化的骨基質陷窩內n由成骨細胞退化而來n與相鄰細胞、骨襯里細胞及新骨形成部位表面的成骨細胞通過細長的細胞質突起相連接。n感應機械刺激，并將其轉化為化學信號。骨細胞與骨基質附著機械信號化學信號整合素 整合素與細胞骨架復合體整合素通過紐帶蛋白、talin、肌動蛋白原與細胞骨架相連，參與到骨組織中應力信號向細胞內的傳遞。二、骨基質 （一）膠原主要為型膠原

9、 骨鈣素 (Osteocalcin)n骨基質中最豐富的非膠原蛋白。骨基質中最豐富的非膠原蛋白。n三個三個- 羧基谷氨酸殘基，提供鈣結合位點參與骨基質礦羧基谷氨酸殘基，提供鈣結合位點參與骨基質礦化或調節(jié)晶體增長。化或調節(jié)晶體增長。n由成骨細胞分泌，是其最晚表達的一個特征標志，也是其由成骨細胞分泌，是其最晚表達的一個特征標志，也是其活性的一個指標。前成骨細胞不合成骨鈣素?；钚缘囊粋€指標。前成骨細胞不合成骨鈣素。The secondary structure of osteocalcin. Gla residues are present at positions 17, 21 and 24 and

10、 a disulphide bridge is present between residues 23 and 29.（二）非膠原蛋白nRGD序列，可與細胞表面的整合素結合n存在于礦化骨基質骨涎蛋白（bone sialoprotein）骨橋蛋白（osteopontin）n與骨涎蛋白是姐妹蛋白，表達于分化骨細胞，并非骨組織特有。nRGD序列n在骨的礦化及成骨細胞和破骨細胞與骨基質的黏附過程中起作用n細胞介導的免疫反應骨黏連蛋白（osteonectin）n與鈣和膠原結合的區(qū)域n參與骨基質礦化的開始過程（五）生長因子骨形成蛋白轉化生長因子-集落刺激因子-1顆粒細胞集落刺激因子堿性成纖維細胞生長因子胰

11、島素樣生長因子 調節(jié)成骨/破骨第二節(jié) 牙槽骨組織的生物學特點一、牙槽骨的組織形態(tài)特點牙槽骨是頜骨包圍牙齦的突起部分，又稱之為牙槽突。按解剖部位可分為n固有牙槽骨n密質骨n松質骨（一）固有牙槽骨 alveolar bone proper 牙槽窩的內壁，又稱篩狀板篩狀板，圍繞于牙根周圍，與牙周膜相鄰。其結構致密，屬于密質骨。X線下為圍繞牙周膜外側的一條阻射線，稱硬骨板硬骨板。 牙周組織出現(xiàn)炎癥或承受咬合創(chuàng)傷時， 硬骨板首先受累。 近牙周膜側束狀骨 近骨髓側哈弗系統(tǒng)（二）密質骨 cortical bone 位于牙槽骨的外層，密質骨。 外表面平行骨板 深部哈弗系統(tǒng)（三）松質骨 sponge bone

12、固有牙槽骨和密質骨之間，內由骨小梁和骨髓構成，骨髓腔為神經，血管所在部位。二、牙槽骨的生物特征n化學成分：礦化物，蛋白質，水n形態(tài)上：密質骨機械支持，保護 松質骨代謝n胚胎發(fā)育：膜內化骨n特性：高度可塑性（臨床應用，生理調節(jié)）n其他：不同部位，結構有差異三、牙周膜n位于牙根和牙槽骨之間的結締組織n由細胞，纖維和基質組成n內有血管，淋巴， 神經，上皮剩余n懸韌帶作用膠原纖維人體各部都有大量膠原纖維。 到目前為止，只確認了29種不同的膠原蛋白，其中90%以上是一型膠原蛋白。nCollagen one：皮膚，腱，血管，韌帶，骨nCollagen two：軟骨nCollagen three：網(wǎng)狀纖維n

13、Collagen four：基底板nCollagen five：頭發(fā)，胎盤原膠原三螺旋結構示意圖（一）牙周纖維n 牙周膜的纖維主要由膠原纖維和Oxytalan纖維組成，其中膠原纖維匯集成粗大的纖維束，并有一定的排列方向，稱為 主纖維主纖維 n 主纖維一端埋入牙骨質，另一端埋人牙槽骨，埋在牙骨質和牙槽骨中的纖維稱穿通纖維或沙比纖維（沙比纖維（sharpeys fiber）（二）牙周膜中的重要細胞成分n成纖維細胞n來源于牙囊組織，屬于外胚間充質細胞n增殖能力更強，表達堿性磷酸酶活性和環(huán)磷酸腺苷更強n牙周膜中的主要細胞1.分泌膠原，合成基質未分化干細胞（undifferentiated stem c

14、ell）具有分化為成骨細胞，成牙骨質細胞和成纖維細胞的能力?；|基質n黏蛋白，糖蛋白n牙周膜中的膠原纖維，蛋白糖原和組織液在牙齒承受咀嚼力時構成緩沖系統(tǒng)。Neural Interconnect and Cellular MatrixNote nerves and nerve bundles (yellow), extracellular supporting matrix (red), and ganglion cells (blue).牙周膜的生物學特性n成纖維細胞膠原生成和更新n成骨細胞產生新骨，保持牙齒與牙周的正常聯(lián)系n成牙骨質細胞產生新牙骨質，修復牙骨質 口腔骨改建第三節(jié)第三節(jié)包括骨吸

15、收與骨形成一、花生四烯酸代謝產物在骨改建中的作用（一）影響前列腺素產生的因素1、許多影響組織改建的激素、生長因子和細胞激肽都可以促進骨組織中PG的產生2、PG存在自身放大作用3、機械力可以導致骨組織中PG的產生（二）前列腺素和骨吸收的關系1、前列腺素促進破骨細胞的產生和骨組織改建2、前列腺素是機械力引起細胞代謝變化的重要介質3、前列腺素是其他細胞激肽、生長因子引起骨吸收的中間介質（三）前列腺素與骨形成的關系n前列腺素對骨代謝作用的濃度依賴性n前列腺素受體存在于成骨細胞表面二、第二信號系統(tǒng)在骨改建中的作用目前公認的第二信使cAMPcGMP三磷酸肌醇（IP3）和二?；视停―G）Ca2+三、骨改建

16、的調節(jié)因子（一）白細胞介素-1對骨組織的作用n一種多功能的細胞激肽，有IL-1和IL-1兩型n全身多種細胞都可以產生n目前發(fā)現(xiàn)最強的骨吸收促進因子 IL-1 前列腺素 骨吸收 吲哚美辛成骨細胞膠原酶成骨細胞膠原酶膠原降解（二）腫瘤壞死因子對骨組織的影響n可以直接作用于破骨細胞，促進破骨細胞前體向破骨細胞的分化n促進成熟破骨細胞作用必須通過成骨細胞介導（三）轉化生長因子-1對骨組織的作用 TGF- 1通過促進基質蛋白的形成、蛋白酶抑制劑的生成及減少基質金屬蛋白酶的合成達到促進組織基質生成的目的。a polypeptide member of the transforming growth fac

17、tor beta superfamily of cytokines. It is a secreted protein that performs many cellular functions, including the control of cell growth, cell proliferation, cell differentiation and apoptosis. In humans, TGF-1 is encoded by the TGFB1 gene.（四）胰島素樣生長因子對骨組織的作用 IGF的主要作用是促進DNA合成和蛋白質合成，促進成骨細胞增殖，加強成骨細胞活性。

18、IGF間接作用于破骨細胞。機械力 刺激 IGF mRNAIGF蛋白質合成成骨細胞骨基質 合成（五）成纖維細胞生長因子對骨組織的作用n多種生物學功能的多肽n骨吸收的局部調節(jié)因子 FGFs, are a family of growth factors involved in angiogenesis, wound healing, and embryonic development. The FGFs are heparin-binding proteins and interactions with cell-surface associated heparan sulfate proteoglycans have been shown to be essential for FGF signal tra