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目的:细胞凋亡(apoptosis)也称程序性细胞死亡(programmedcelldeath,PCD),是指在凋亡信号刺激下,机体为维护其内环境稳定而发生的细胞主动有序的死亡过程。凋亡发生在生命个体的生长、发育、成熟和衰老各个阶段,具有非常重要的意义,一直是生命科学和医学领域的研究热点。在细胞凋亡的研究过程中,发现bcl-2家族基因在其中起着重要的作用,典型的有抗凋亡基因bcl-2和促凋亡基因bax。研究表明,bcl-2基因的抗凋亡作用和bax基因的促凋亡作用是通过二者在组织细胞中所表达的蛋白量来完成的,Bcl-2/Bax蛋白比值调控着细胞凋亡的进程。
牙髓组织和身体其他组织一样,都存在着细胞凋亡。成牙本质细胞(odontoblast)是牙髓牙本质复合体的特征性细胞,它的细胞突起伸入到牙本质中,是牙髓内最早接触外来损伤刺激的细胞。许多研究表明,龋病进展到牙本质以后,牙髓会出现相应的病理改变,包括细胞凋亡和修复性牙本质形成。但不同的报道之间存在较大差异,目前缺乏随病变进展的动态及定量研究。
本实验通过HE染色、TUNEL染色和凋亡蛋白Bcl-2、Bax免疫组织化学染色对人离体牙标本进行研究,进而探讨龋病进展中成牙本质细胞的凋亡机制,以及凋亡与成牙本质细胞损伤修复动态变化的可能关系。
方法:
1标本选择与制备:经患者知情同意,选牙根发育完成且可完整拔除,患不同程度龋病但无治疗与保留价值的第三磨牙。患者年龄20~40岁,无系统性疾病,牙体已萌出且无充填物、无明显磨耗和磨损、无牙周病患。拔牙前记录病史、临床症状、牙髓活力值及X线结果,且病损均为慢性龋,发生于(拾)面。参照《牙体牙髓病学》慢性龋诊断标准和龋病深度分级标准将其分为正常牙组、浅龋组、中龋组和深龋组,每组20颗。拔除后即刻截根,标记病损部位,固定脱钙,分切冲洗,石蜡包埋,2.5μm切片。
2HE染色:观察髓顶中部或龋损部位下方有无修复性牙本质形成,计数成牙本质细胞。
3TUNEL染色:观察成牙本质细胞的凋亡情况,计算其凋亡指数(apoptoticindex,AI)。棕黄色或褐色胞核的细胞为阳性,即凋亡细胞,蓝色胞核的细胞为阴性。AI=凋亡细胞数/总细胞数×100%。
4免疫组织化学染色:观察蛋白Bcl-2和Bax在成牙本质细胞内的表达情况。Moticmedical6.0图像分析系统定量灰度值。
5SPSS13.0软件进行统计学分析。
结果:
1HE染色结果
1.1正常牙组:髓顶中部下方牙髓分层清楚,乏细胞层和多细胞层明显。成牙本质细胞高柱状,胞浆丰富,高倍镜下成牙本质细胞数量约为15.42个/100μm。未发现修复性牙本质形成。
1.2浅龋组:龋损部位下方牙髓分层清楚,乏细胞层和多细胞层明显。成牙本质细胞高柱状,胞浆丰富,高倍镜下成牙本质细胞数量约为15.71个/100μm。未发现修复性牙本质形成。
1.3中龋组:大部分龋损部位下方牙髓无明显分层,乏细胞层消失,有修复性牙本质形成。修复性牙本质下方的成牙本质细胞矮柱状或立方状,胞浆较少,高倍镜下成牙本质细胞数量约为9.91个/100μm。其他部位的成牙本质细胞类似于正常牙组且无修复性牙本质形成。
1.4深龋组:龋损部位下方牙髓无明显分层,乏细胞层消失,均有较厚修复性牙本质形成。修复性牙本质下方的成牙本质细胞立方状或扁平状,胞浆少,高倍镜下成牙本质细胞数量约为6.41个/100μm。其他部位的成牙本质细胞类似于正常牙组且无修复性牙本质形成。
使用SNK法分析,正常牙组和浅龋组之间的成牙本质细胞数无差异,其他各组间比较,P<0.05,差异有统计学意义。
2TUNEL染色
2.1正常牙组:髓顶中部下方成牙本质细胞层的凋亡指数约为0.20。
2.2浅龋组:龋损部位下方成牙本质细胞层的凋亡指数约为0.21。
2.3中龋组:龋损部位下方成牙本质细胞层的凋亡指数约为28.65。
2.4深龋组:龋损部位下方成牙本质细胞层的凋亡指数约为52.68。
使用两独立样本非参数检验进行分析,正常牙组和浅龋组之间无差异,其他各组间比较,P<0.05,差异有统计学意义。
3免疫组织化学染色
3.1凋亡蛋白Bcl-2
3.1.1正常牙组:髓顶中部下方成牙本质细胞胞核未着色,胞浆浅黄色,灰度值约为198.00。
3.1.2浅龋组:龋损部位下方成牙本质细胞胞核未着色,胞浆浅黄色,灰度值约为197.93。
3.1.3中龋组:龋损部位下方成牙本质细胞胞核未着色,胞浆黄色,灰度值约为178.98。
3.1.4深龋组:龋损部位下方成牙本质细胞胞核未着色,胞浆棕黄色,灰度值约为151.40。
使用SNK法分析,正常牙组和浅龋组之间无差异,其他各组间比较,P<0.05,差异有统计学意义。
3.2凋亡蛋白Bax
3.2.1正常牙组:髓顶中部下方成牙本质细胞胞核未着色,胞浆浅黄色,灰度值约为196.23。
3.2.2浅龋组:龋损部位下方成牙本质细胞胞核未着色,胞浆浅黄色,灰度值约为195.24。
3.2.3中龋组:龋损部位下方成牙本质细胞胞核未着色,胞浆棕黄色,灰度值约为150.53。
3.2.4深龋组:龋损部位下方成牙本质细胞胞核未着色,胞浆棕褐色,灰度值约为117.51。
使用SNK法分析,正常牙组和浅龋组之间无差异,其他各组间比较,P<0.05,差异有统计学意义。
结论:
1龋损局限于釉质时,成牙本质细胞无明显凋亡;龋损发展到牙本质以后,成牙本质细胞出现明显的凋亡,凋亡细胞的数量随着龋病的进展而逐步增多。对浅龋、中龋和深龋组的凋亡指数进行统计学分析,差异具有统计学意义,提示成牙本质细胞凋亡与修复性牙本质的形成可能存在一定关系。
2正常牙组和浅龋组抗凋亡蛋白Bcl-2及促凋亡蛋白Bax的表达水平均较低,中龋组和深龋组两蛋白表达水平均升高,但Bax的升高幅度更显著,Bcl-2/Bax蛋白比值出现变化,与凋亡细胞数增加一致,提示Bcl-2/Bax蛋白比值是成牙本质细胞凋亡的重要机制。