張 靜,呂琳琳,孫 靜,陳家芳,李 紓,2
(山東濟南250012:1.山東大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院;2.山東大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)重點實驗室)
降鈣素基因相關(guān)肽(CGRP)是一種具有強大擴張血管作用的生物活性多肽[1],廣泛分布于周圍、中樞神經(jīng)系統(tǒng)和心血管系統(tǒng)。近年來研究顯示:CGRP在口腔組織中的分布具有不可忽視的意義,其在正常牙髓中的陽性表達,提示這類神經(jīng)肽具有神經(jīng)遞質(zhì)和放大刺激傳入信號的作用,從而導(dǎo)致疼痛和過敏癥狀[2],同時CGRP還可調(diào)節(jié)牙髓中的血管生成以修復(fù)牙髓組織。此外,CGRP在口腔種植和正畸治療的牙槽骨愈合過程中也扮演著重要角色,并且受到了越來越多的關(guān)注。但是關(guān)于CGRP作為一種神經(jīng)性因子在牙齒硬組織發(fā)育過程中的作用研究和報道較少。本研究通過觀察CGRP在大鼠切牙成釉細(xì)胞、成牙本質(zhì)細(xì)胞和牙周膜細(xì)胞中的組織學(xué)定位和表達,為進一步研究CGRP在牙齒硬組織發(fā)育調(diào)控過程中的意義提供理論基礎(chǔ)。
6周齡雄性Wistar大鼠(山東大學(xué)動物中心提供);CGRP一抗(abcam,美國);山羊超敏二步法免疫組化檢測試劑盒、DAB顯色試劑盒、胰蛋白消化液(北京中杉金橋生物技術(shù)有限公司);LEICA RM2135切片機(德國);OLYMPUS BX71顯微鏡和照相系統(tǒng)(日本)。
取6周齡雄性 Wistar大鼠,水合氯醛注射[0.4 mL/100 g(體質(zhì)量)]麻醉后用40 g/L多聚甲醛心臟內(nèi)灌注處死并內(nèi)固定,取雙側(cè)下頜骨置40 g/L的多聚甲醛中再固定12 h,流水沖洗1 h后置100 g/L的EDTA液中脫鈣60 d,經(jīng)針刺無阻力后終止脫鈣。取含切牙的組織塊,梯度乙醇脫水,二甲苯透明,浸蠟,包埋,頰舌向連續(xù)切片(片厚5 μm),展片后用多聚賴氨酸預(yù)處理的載玻片撈片,烤片3 h后置4℃冰箱內(nèi)保存?zhèn)溆谩?/p>
選取上述切片脫蠟至水,蘇木素染色10 min,流水沖洗5 min,40 g/L鹽酸乙醇分色1 s,流水返藍10 min,伊紅染色3 min,流水沖洗至背景干凈,梯度乙醇脫水,二甲苯透明,中性樹膠封片,顯微鏡下觀察并進行圖像采集。
利用HE染色確定組織結(jié)構(gòu)后,選取相鄰的切片參照山羊超敏二步法免疫組化檢測試劑盒說明進行CGRP的免疫組織化學(xué)染色。切片脫蠟至水,0.1 mol/L PBS沖洗3 min×3次;30 mL/L過氧化氫室溫孵育10 min以阻斷內(nèi)源性過氧化物酶,PBS沖洗3 min×3次;滴加抗原復(fù)合消化液,37℃孵育20 min,PBS沖洗3 min×3次;滴加 CGRP一抗(1∶00)稀釋液,4℃過夜,復(fù)溫 5 min,PBS沖洗3 min×3次;滴加聚合物輔助劑,室溫孵育15 min,PBS沖洗3 min×3次;滴加辣根酶標(biāo)記鏈霉卵白素工作液,37℃孵育15 min,PBS沖洗3 min×3次;滴加DAB顯色液,顯色后立即用雙蒸水沖洗,蘇木素復(fù)染,梯度乙醇脫水,二甲苯透明,中性樹膠封片(陰性對照以PBS代替一抗重復(fù)以上步驟)。顯微鏡下觀察、照相,并按以下采集標(biāo)準(zhǔn)進行結(jié)果分析:①細(xì)胞質(zhì)內(nèi)無淡黃色和棕黃色顆粒,蘇木素復(fù)染后細(xì)胞核呈藍色,細(xì)胞質(zhì)空白者界定為CGRP陰性表達;②細(xì)胞質(zhì)內(nèi)有淡黃色顆?;蛘哧栃灾怀^10%,界定為弱陽性表達;③細(xì)胞質(zhì)內(nèi)有棕黃色顆粒或者陽性著色占組織的60%以上則界定為強陽性表達。
成釉細(xì)胞排列呈柵欄狀,細(xì)胞核極性倒置,處于分泌期。成牙本質(zhì)細(xì)胞位于牙本質(zhì)內(nèi)側(cè),牙周膜細(xì)胞位于成釉細(xì)胞外側(cè),沿纖維方向規(guī)則排列,細(xì)胞呈長梭形(圖1)。
CGRP在牙周膜細(xì)胞中呈陽性表達,在胞漿中有淡黃色顆粒(圖2);在分泌期成釉細(xì)胞和成牙本質(zhì)細(xì)胞中呈強陽性表達,胞漿中有棕黃色顆粒。(圖2~3)周圍牙槽骨的骨細(xì)胞中呈陰性表達;PBS陰性對照組中牙周膜細(xì)胞、成釉細(xì)胞和成牙本質(zhì)細(xì)胞均呈陰性,胞漿透明,胞核藍染(圖4)。
圖1 大鼠切牙組織學(xué)觀察
圖2 成釉細(xì)胞和牙周膜細(xì)胞CGRP免疫組織化學(xué)染色
CGRP是Rasenfeld等[3]首次利用基因重組技術(shù)合成的一種具有生物活性的神經(jīng)肽,并且在隨后的研究中發(fā)現(xiàn)廣泛分布于周圍神經(jīng)和中樞神經(jīng)以及一些非神經(jīng)系統(tǒng)組織中。CGRP由37個氨基酸組成,相對分子質(zhì)量為3800 D,與腎上腺素、淀粉樣多肽同為降鈣素基因相關(guān)肽超家族的一員。CGRP受體分為CGRP 1和CGRP 2兩類,主要通過G-蛋白偶聯(lián)受體來實現(xiàn)生物多樣性并調(diào)節(jié)功能[4]。CGRP主要源于感覺神經(jīng)纖維,由脊髓后根神經(jīng)節(jié)神經(jīng)元細(xì)胞產(chǎn)生,通過軸漿運輸?shù)缴窠?jīng)末梢并儲存在胞漿中。
研究發(fā)現(xiàn):CGRP在口腔組織中的分布也較為廣泛,在牙髓、牙周膜和牙槽骨中的成纖維細(xì)胞、血管周圍均有陽性分布,并且能夠調(diào)節(jié)牙周組織和牙髓的血流量。近年的研究顯示:CGRP在骨生長活躍部位的分布明顯多于其他部位[5],并且能抑制破骨細(xì)胞的活性而抑制骨吸收;也可誘導(dǎo)破骨細(xì)胞的增殖而促進骨改建[6]。
在牙齒發(fā)育過程中,釉質(zhì)上皮細(xì)胞作為一個屏障過濾器能選擇性的為釉質(zhì)的形成提供鈣運輸[7]。Gill等研究發(fā)現(xiàn):CGRP能明顯增強豚鼠心房鈣內(nèi)向電流并提高心肌細(xì)胞中胞內(nèi)鈣[8]。Jacobsen等報道:切除大鼠牙齒的感覺神經(jīng)會影響牙本質(zhì)的生成,表明CGRP在牙本質(zhì)形成過程中可能也具有一定的作用[9]。本研究顯示:CGRP在分泌型成釉細(xì)胞和成牙本質(zhì)細(xì)胞中呈強陽性表達,與以上的研究結(jié)果相符,就此可以推測CGRP在釉質(zhì)和牙本質(zhì)礦化形成過程中可能具有一定的調(diào)控作用;再根據(jù)Gudermann等報道的CGRP可通過G蛋白偶聯(lián)受體影響細(xì)胞的分化、增殖和轉(zhuǎn)化[10],因而也可推測CGRP在成釉細(xì)胞和成牙本質(zhì)細(xì)胞中的表達可能對牙齒硬組織發(fā)育過程中細(xì)胞的增殖分化具有一定的意義,但仍需要進一步的研究探討。
[1]Caviedes-Bucheli J,Lombana N,Azuero-Holguín MM,et al.Quantification of neuropeptides(calcitonin gene-related peptide,substance P,neurokinin A,neuropeptide Y and vasoactive intestinal polypeptide)expressed in healthy and inflamed human dental pulp[J].Int Endod J,2006,39(5):394 -400.
[2]李亞奇,宗穎,范小平.CGRP和NGF在正畸加力后人牙髓中的表達[J].牙體牙髓牙周病學(xué)雜志,2010,20(8):441 -444.
[3]Amara SG,Jonas V,Rosenfeld MG,et al.Alternative RNA processing in calcit onin gene expression generates mRNAs encoding different polypeptide products[J].Nature,1982,15(298):240-244.
[4]鄭林豐,謝應(yīng)桂,許愿忠.降鈣素基因相關(guān)肽在神經(jīng)系統(tǒng)損傷中的作用[J].創(chuàng)傷外科雜志,2006,6(8):571-573.
[5]Elefteriou F.Regulation of bone remodeling by the central and peripheral nervous system[J].Arch Biochem Biophys,2008,473(2):231-236.
[6]Naot D,Cornish J.The role of peptides and receptors of the calcitonin family in the regulation of bone metabolism [J].Bone,2008,43(5):813 -818.
[7]Hubbard MJ.Calcium transport across the dental enamel epithelium[J].Crit Rev Oral Biol Med,2000,11(4):437-466.
[8]Gill JS,Moonga BS,Huang CLH,et al.Voltage-sensitive elevation of cytosolic[Ca2+]in guinea-pig cardiac myocytes elicited by calcitonin gene-related peptide[J].Exp Physiol,1992,77(6):925–928.
[9]Jacobsen EB,Heyeraas KJ.Effect of capsaicin treatment or inferior alveolar nerve resection on dentine formation and calcitonin gene-related peptide and substance P immunoreactive nerve fibres in rat molar pulp [J].Arch Oral Biol,1996,41(12):1121-1131.
[10]Gudermann T,Grosse R,Schultz G.Contribution of receptor/G protein signalling to cell growth and transformation[J].Arch Pharmacol,2000,361(4):345 -362.