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1、第五章 口腔骨组织生物学,北京协和医学院 张 丁,第一节 牙槽骨组织的生物学特点,牙槽骨的组织形态特点 牙槽骨的生物特征 牙周膜 骨基质中的其他成分及其生物学功能 研究骨组织代谢在口腔医学中的意义,牙槽骨的组织形态特点,固有牙槽骨alveolar bone proper 牙槽骨的内壁, 围绕牙根 与牙周膜相邻密质骨 cortical bone 位于牙槽骨的外层, 为致密骨 松质骨sponge bone 介于固有牙槽骨和密质骨之间, 由骨小梁 和骨髓腔构成,牙槽骨的生物特征,成份: 70%矿化物 主要为羟基磷灰石 22%蛋白质 8%水,95%I型胶原 5%糖蛋白和非胶原蛋白,牙槽骨是高度可塑性组
2、织, 是全身骨骼中变化最活跃的部分,一生都在不断变化中,从组织胚胎学划分, 颌骨为扁骨, 是膜 内化骨,成份: 无机盐 45-50% 以羟基磷灰石形式存在 有机物 50-55% 主要为胶原和粘多糖,牙体组织牙骨质,牙体组织牙骨质,外力, 炎症和不明原因可导致牙骨质吸收,主要由破牙骨质细胞完成,牙骨质具备修复和再生能力,牙体组织-牙本质,有一定弹性, 硬度高于骨及牙骨质 无机成分 70-75% 有机成分 18%,牙体组织-釉质,人体中矿化度最高的组织 无机成分96-97%,牙周膜,牙州,牙周纤维 主要为I型胶原, 构成牙周主 纤维束, 为人体中代谢最 活跃的结缔组织，在正畸牙齿移动过程中牙周膜的
3、改建非常活跃 牙周膜中重要细胞 成纤维细胞 未分化干细胞,牙周膜成纤维细胞 属于外胚间充质细胞, 与牙龈成纤维细胞有很多不同, 增殖能力更强,表达碱性磷酸酶活性和环磷酸腺苷更强. 细胞凋亡比率低,未分化干细胞 具有分化为成骨细胞, 成牙骨质细胞, 成纤维细 胞的能力 多位于血管和骨内膜周围,随分化向骨或牙骨质表面迁移,基质,牙周膜中细胞，纤维，血管及神经之间的间隙为基质充填。 主要成分： 黏蛋白，糖蛋白 作用: 牙齿受力时的缓冲系统,牙周膜的生物学特性,多种细胞的重要来源 参与牙周膜牙骨质牙槽骨的代谢更新 牙骨质和固有牙槽骨的骨膜,牙周科 牙体牙髓科 正畸科 修复科 颌面外科,研究骨组织代谢在
4、口腔医学中的意义,第二节 骨改建的细胞学基础,成骨细胞,osteoblast,成骨细胞的形态,骨衬里细胞 单层排列的梭形细胞 活跃的成骨细胞 单层排列的立方状细胞,单层排列的立方状单核细胞, 胞浆噬碱,胞浆内含大量线粒体, 粗面内质网和高尔基体, 在单层排列的成骨细胞的下方有新形成的类骨质.,成骨细胞的功能,分泌骨基质(主要为I型胶原) 分泌生物活性物质 调节骨代谢 调节破骨细胞的功能,成骨细胞的归宿,随着骨基质的形成和钙化, 成骨细胞逐渐退化为骨细胞,胞核固缩,胞浆内细胞器退化消失, 骨细胞被钙化的骨基质包埋在骨陷窝内,留下长长的胞浆突起,这些胞浆突起彼此连接, 在骨组织中形成三维的网状结构
5、, 起到信息传递的作用.,破骨细胞,osteoclast,破骨细胞的超微结构,皱褶缘 ruffled border 清晰区 clear zone,破骨细胞的来源,体外循环实验 鸡与豚鼠嵌合实验 遗传缺陷动物模型的建立,破骨细胞的前体不存在于骨组织, 而是来源于造血组织,破骨细胞的功能,骨吸收,破骨细胞的骨吸收过程,与骨面附着 细胞极化, 形成封闭区podosome 形成骨吸收陷窝 脱离骨面转移到新的吸收部位或死亡,破骨细胞对矿物质的降解,酸性分泌小泡与皱褶缘的胞膜融合, 将胞内酸性物质分泌到骨陷窝内, 皱褶缘上存在质子泵, 保持骨陷窝内的低pH值,破骨细胞对基质中有机质的降解,分泌溶酶体 激活
6、局部成骨细胞产生骨吸收促进因子 激活包埋于骨基质中的蛋白酶,破骨细胞的鉴定标准,细胞表面降钙素受体阳性 抗酒石酸磷酸酶染色阳性 可在骨表面形成骨吸收陷窝,骨细胞,osteocyte,来源： 退化的成骨细胞形态： 固缩于骨陷窝内，细胞器退 化，长长的胞浆突起埋于骨 基质中，被很少的非矿化基 质鞘包裹转归： 外界刺激可以使骨细胞重新活 跃转化为成骨细胞,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,IL-1, PTH,osteoclast,2. 成骨细胞合成破骨细胞骨吸 收刺激因子,3.成骨细胞参与破骨细胞分化成熟,第三节 影响骨改建的生物学因素,花生四烯酸代谢产物arachi
7、donic acid,花生四烯酸存在于细胞膜上, 通过 环氧化酶作用生成前列腺素prostaglandin,(一) 影响前列腺素产生的因素,1.细胞激肽,生长因子等 2.自身放大 3.机械力引起前列腺素产生,(二) 前列腺素与骨吸收的关系,促进破骨细胞的产生和骨组织改建 机械力引起细胞代谢变化的重要介质 其他细胞激肽生长因子引起骨吸收的 中间介质,二. 信号传导,三. 骨改建的调节因子,白细胞介素-1 (IL-1) 肿瘤坏死因子 TNF 转化生长因子 TGFB-1 胰岛素样生长因子 IGF 成纤维生长因子 FGF,第四节 力在骨改建中的作用,骨吸收 骨沉积 正畸 失重 功能缺失,力,临床现象,
8、固着联合的牙齿在正畸力作用下不能移动 正畸力作用下牙槽骨吸收牙根不吸收 机械力引起的牙槽骨改建不会降低牙槽嵴高度随正畸力的消失，牙槽骨的改建逐渐停止，不同于牙周炎症所导致的进行性骨吸收。 同一作用力牙周组织如何区分压力和张力，产生骨吸收和骨沉积两种截然相反的组织学反应,一. 力对细胞生物学行为的影响,Frost机械力值理论: 力作用于骨组织, 产生应变. 应变量小, 则骨代谢处于负平衡状态, 骨量丢失; 随着应变量增加, 应力达到生理范围, 形成骨吸收与骨沉积的平衡; 更高应力会使骨沉积增加;应力超过一定界限, 骨代谢又表现为负平衡,Frost机械力值理论: 200-2500microstra
9、in, 为应力平衡的生理范围 2500-4000 骨吸收4000 骨吸收骨沉积 骨沉积,二. 力引起细胞骨架的改变,三. 力引起骨组织中基因表达的改变,机械力 立早基因表达（c-fos,c-jun,Egr-1) 影响成骨细胞分化,第五节 口腔骨改建的临床应用,牵张成骨术 口腔种植学 引导组织再生生物膜技术,牵张成骨术distraction ostrogenesis,定义： 通过逐渐施加牵张力使被断开的骨段逐渐分离，从而促进断段之间新骨生成的一个生物过程,Ilizarov效应,牵张力影响组织的新生和生长 血供和负荷影响骨与关节的形状,牵张成骨的5个阶段,骨（皮质）切开 (osteotomy) 骨皮质切开保留骨膜软组织和血供 间歇期或潜伏期 (corticotomy) 暂不加力，利用固定器固定57天 牵张期 (distraction period) 利用牵张器施力，使骨断端间新骨形成 固定期 (consolidation) 固定等待新骨改建，形成功能性骨小梁骨皮质 改建期 (remodeling) 对新骨施以功能性负荷直至完成骨结构改建,牵张成骨术各期的生物学反应,切开阶段 骨皮质断开形成血痂 间歇期 毛细血管长入 软骨形成 牵张期 细胞增生类骨质矿化 固定期 新生组织完全钙化 改建期 功能改建,