牙槽骨改建慢是正畸临床，尤其是成人正畸治疗中经常面临的难题，主要表现在两方面：一是治疗中牙齿移动速度慢，疗程长；二是治疗后牙齿位置保持困难，易复发。目前的解决方法仍局限于临床角度，如制定妥协的矫治方案，通过尽量减少牙齿移动距离来缩短疗程，以及通过长期或终生使用保持器来避免复发。但这些方法都未能从根本上通过调节牙槽骨改建来有效解决这一问题。骨改建是一个持续的过程，它是骨骼生长和受损骨修复所必需的[1]。骨改建过程发生于骨骼的基本多细胞单位（BMU）中，是一种包括活化、骨吸收、反转和骨形成等四个不同阶段的骨循环过程。这种改建循环已被公认为是骨自身修复的途径，但调控BMU的准确机制仍不明确。成骨细胞和破骨细胞是骨改建的细胞学基础，两者在骨改建中起重要作用。以往研究表明，RANK/RANKL/OPG途径是影响骨改建的一个重要信号通路[2,3]。成骨细胞能够通过RANKL/RANK途径诱导破骨细胞分化，引起骨吸收。在反转阶段，破骨细胞分化和骨吸收受到抑制，而成骨细胞会聚集到先前吸收的位置，开始骨形成。在骨改建中，从骨吸收到骨形成的偶联过程对于骨正常行使功能和维持形态结构至关重要。这种偶联的失调会引起许多骨病发生。但是，偶联的机制仍不明确。以往研究报道过可能参与该过程的多种因子，如IGF-I,II、TGF-β、S1P和HGF等[4-7]。最近研究认为，成骨细胞上的EphB4受体和破骨细胞上的ephrinB2配体之间的双向信号在偶联过程中发挥作用[8]。由于偶联过程具有两大特点：（1）在空间上具有局部性，即开始的吸收和随后的形成，始终只是在先前吸收的位置；（2）在时间上具有同步性，即骨形成的开始和骨吸收的停止同时发生。成骨细胞和破骨细胞之间的双向信号观点既能阐述局部性机制，又具有能够同时刺激成骨细胞和抑制破骨细胞的信号，因此是一种新颖且合理的解释。EphrinB2/EphB4信号途径在骨改建中起重要作用[8-11]。EphrinB2是EphB4受体的最佳配体。表达ephrinB2和EphB4的细胞之间发生相互作用，从而引起双向信号传导。Ephrin配体主要表达于破骨细胞，Eph受体主要表达于成骨细胞。由ephrinB2到EphB4的正向信号促进成骨细胞的分化，而由EphB4到ephrinB2的逆向信号抑制破骨细胞的形成。EphrinB2/EphB4信号途径的双向激活会同时抑制破骨细胞分化和促进成骨细胞分化。成骨细胞系内部也存在这种ephrinB2/EphB4信号传导，会刺激成骨细胞分化[12,13]。牙槽骨改建是机械力作用下正畸牙移动的生物学基础[14,15]。在正畸力作用下，牙槽骨发生有序的吸收和增生。在牙槽骨受压侧，骨组织在机械压力和血流改变引起的低氧刺激作用下发生骨吸收，从而产生牙移动。成骨细胞和破骨细胞是外界环境与生物体内基因组之间相互交流的信息传递者，能够使受到影响的体内平衡得以恢复[16]。在正畸力作用下，在这些细胞周围会发生许多分子反应。但是，这些反应的机制仍未完全明确。近来研究发现，在正畸牙移动压力区发生的不仅是骨吸收，而是一个骨吸收和骨形成并存的骨改建过程[17,18]。压力区的骨改建是正畸牙移动中的限速步骤[17]，对压力区骨改建机制的深入研究有助于发现能够调节成骨细胞和破骨细胞活动的物质，以此为基础来调节骨改建进程。这具有重要的临床意义。机械力和低氧刺激是影响骨改建的两个重要因素。机械力刺激是骨组织发生改建的重要调节因素[19]，适当的力学刺激可以促进骨改建。破骨细胞和成骨细胞均属于氧感应细胞。低氧刺激是调节破骨细胞形成和骨吸收的重要因素[20]。根据以上几点，我们推测：正畸牙移动过程中，压力区的成骨细胞和破骨细胞受到机械压应力和低氧刺激后，细胞的生物学活性改变，细胞中的ephrinB2/EphB4信号表达会发生变化，从而影响骨改建。本研究将从机械力和低氧刺激两方面，围绕ephrinB2/EphB4信号途径，探讨正畸牙移动中压力区的骨改建机制。本研究具体内容分三部分实验展开：实验1实验性牙移动中牙周组织压力区ephrinB2的表达分布采用Wistar大鼠作为研究对象，建立大鼠实验性牙移动模型，通过组织学和免疫组织化学染色观察正畸牙移动中压力区的组织学变化和ephrinB2的表达分布。实验2机械压应力对成骨细胞增殖、分化和破骨细胞分化以及ephrinB2/EphB4信号的影响采用小鼠骨髓基质细胞系ST2细胞作为成骨细胞前体，同时将RANKL诱导的小鼠单核/巨噬细胞系RAW264.7细胞作为破骨细胞前体。使用四点弯曲加力装置对细胞施加周期性单轴向压应力，持续时间分别为1小时、2小时和4小时。通过MTT比色法检测压应力对ST2细胞增殖的影响，通过定量Real-time PCR检测压应力对ST2细胞中成骨分化相关基因和ephrinB2、EphB4基因表达的影响；同样，采用上述方法，通过Real-time PCR检测压应力对RAW264.7细胞中破骨分化相关基因和ephrinB2基因表达的影响。实验3低氧刺激对成骨细胞增殖、分化和破骨细胞分化以及ephrinB2/EphB4信号的影响使用低氧装置（Anaeropack system）形成低氧刺激，对ST2细胞和RANKL诱导的RAW264.7细胞分别进行干预，持续时间分别为1小时、2小时和4小时。通过MTT比色法检测低氧刺激对ST2细胞增殖的影响，通过定量Real-time PCR检测低氧刺激对ST2细胞中成骨分化相关基因和ephrinB2、EphB4基因表达的影响；同样，采用上述方法检测低氧刺激对RAW264.7细胞中破骨分化相关基因和ephrinB2基因表达的影响。通过上述3部分实验，得出以下结果：实验1大鼠牙移动模型的组织学和免疫组织化学检测显示，在正畸牙移动的压力区出现大且多核破骨细胞和骨吸收陷窝，ephrinB2在破骨细胞中强阳性表达。实验2在对ST2细胞的压应力加载实验中，与对照组相比，压应力明显减少细胞增殖，下调ST2细胞中成骨分化相关基因Runx2、Sp7以及EphB4和ephrinB2基因的表达；在对RAW264.7细胞的压应力加载实验中，与对照组相比，压力明显上调RAW264.7细胞中破骨分化相关基因NFATc1、CTR以及ephrinB2基因的表达。实验3在对ST2细胞的低氧刺激实验中，与对照组相比，低氧刺激明显减少细胞增殖，下调ST2细胞中成骨分化相关基因Runx2、Col1以及EphB4和ephrinB2基因的表达；在对RAW264.7细胞的低氧刺激实验中，与对照组相比，低氧刺激明显上调RAW264.7细胞中破骨分化相关基因NFATc1、Mmp9以及ephrinB2基因的表达。通过以上实验，可以得出以下结论：1.在大鼠正畸牙移动过程中，牙周组织压力区出现较多成熟破骨细胞和明显骨吸收。ephrinB2在成熟破骨细胞中高度表达，表示ephrinB2可能参与正畸牙移动中压力区的牙槽骨改建。2.周期性单轴向压应力直接促进破骨细胞分化，抑制成骨细胞增殖和分化；调节破骨细胞和成骨细胞中的ephrinB2/EphB4信号表达，具体表现为上调破骨细胞中ephrinB2表达，下调成骨细胞中的ephrinB2和EphB4表达，从而可能通过ephrinB2/EphB4信号途径实现由机械力信号到生物化学信号的转化，影响骨改建。3.低氧刺激直接促进破骨细胞分化，抑制成骨细胞增殖和分化；调节破骨细胞和成骨细胞中的ephrinB2/EphB4信号表达，具体表现为上调破骨细胞中ephrinB2表达，下调成骨细胞中的ephrinB2和EphB4表达，从而可能通过ephrinB2/EphB4信号转导发挥调控作用，影响骨改建。4.本研究为深入探讨正畸牙移动中压力区骨改建的分子生物学机制开辟了一条新途径，为调控牙槽骨改建和牙齿移动的正畸临床研究提供理论依据；同时将有助发现能够调节成骨细胞和破骨细胞活动的物质，以此来调节骨改建，具有潜在的临床意义。