研究目的:II类错牙合畸形是临床常见的正畸疾病,在成人和青少年中有较高的发病率。临床表现为患者下颌后缩、开唇露齿、鼻唇沟变浅、颏唇沟加深等,影响患者的咬合功能、面部美观。其中,下颌后缩严重者危害呼吸系统、消化系统的健康及心理社会健康。关于II类错牙合的早期治疗,许多国内外正畸医生选择功能矫形治疗,主要通过下颌重新定位的方式,协调上下颌骨的矢状向差异,从而改善面部轮廓,恢复正常的咬合功能与颌间关系。临床资料表明,在功能矫形的治疗过程中,下颌骨的适当前伸有助于髁突的适应性重塑,而下颌骨过度前伸导致髁突损伤。目前,关于颞下颌关节病(temporomandibular disorder,TMD),尤其是正畸矫治过程相关的颞下颌关节异常及其病因机制和发病机理尚不明确。骨吸收和骨形成参与调节功能矫形治疗中下颌髁突骨重塑及骨重建。其中,成骨细胞、破骨细胞是参与骨组织改建的主要细胞群。它们既是机械信号的感受细胞,又是应力刺激的效应细胞,在骨代谢与骨改建过程中起着核心的调节作用。然而,过载的机械拉伸对成骨细胞和破骨细胞的作用机制及细胞间信息交互的机制研究尚不充分。本论文通过构建功能矫形力过载的动物模型与细胞模型,旨在研究功能矫形力过载时髁突软骨下骨改建及成骨细胞与破骨细胞信号交互,最终优化和指导II类错牙合畸形的正畸临床治疗。同时,为避免功能矫形力过载时颞下颌关节损伤、加快功能矫形的进程、扩大功能矫形的适应症提供新的思路。研究方法:构建大鼠下颌过度前伸的动物模型以模拟功能矫形力过载的在体环境,在建模后1周、2周、4周和8周后,收集大鼠髁突样本并通过micro-CT、免疫组化染色观察和评估大鼠实验组与对照组的的颞下颌关节改建、髁突软骨下骨的形态与组织学的改变、相关因子表达;通过免疫荧光染色明确哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)在实验组大鼠的活化水平及主要分布部位。构建机械力过载的微环境。对成骨细胞施加过载机械力,收集成骨细胞并通过WB、PCR来检测mTOR、RANKL、OPG等相关因子变化。重复实验后,收集成骨细胞的上清液并添加至破骨细胞诱导培养基中,通过TRAP染色检测破骨细胞的分化水平。同样,对破骨细胞施加过载的机械力,收集破骨细胞并通过WB、PCR来检测MAPK家族蛋白水平变化,收集破骨细胞的上清液并添加至成骨细胞诱导培养基中,通过WB、PCR检测成骨细胞BMP2、Runx2和Osterix。结果:1.下颌过度前伸大鼠模型构建的1周、2周、4周和8周,大鼠髁突出现关节退变、髁突吸收。Micro-CT显示实验组大鼠髁突发生骨吸收:髁突形态不规则、水平径减低,BMD、BV/TV、Tb.N及Tb.Th减少,Tb.Sp增加。其中,8周组的髁突形态学改变与骨参数异常最为明显。2.免疫荧光染色显示:实验组的大鼠髁突mTOR活化并主要分布于髁突软骨下骨的成骨细胞中。3.免疫组化染色显示:实验组的大鼠髁突软骨下骨的RANKL表达明显增多,OPG表达略减少,RANKL/OPG比值升高。4.体外实验中,Western Blot和PCR实验结果显示:加力后的成骨细胞m TOR和RANKL的表达增加,OPG的表达降低,RANKL/OPG比例上升;使用m TOR抑制剂Rapamycin预处理后,成骨细胞mTOR的表达被抑制,RANKL/OPG比例被降低。5.体外实验中,加力组的成骨细胞上清液明显增加了破骨细胞Trap染色阳性细胞数;与空白对照组相比,加力+Rapamycin组的成骨细胞上清液后,破骨细胞的阳性细胞数无明显差别。6.体外实验中,Western Blot和PCR实验结果显示:加力组的破骨细胞ERK、JNK与p38表达增加。7.体外实验中,与空白对照组相比,加力组的破骨细胞上清液明显增加了成骨细胞Runx2、BMP2与Osterix的表达;ERK抑制剂可以有效抑制加力后破骨细胞上清液对成骨细胞的相关蛋白的上调。结论:1.功能矫形力过载导致大鼠髁突软骨下骨发生骨吸收。2.功能矫形力过载活化大鼠髁突软骨下骨成骨细胞的mTOR信号因子。3.过载的机械力激活成骨细胞的mTOR信号因子,通过下游的RANKL/OPG信号轴来促进破骨细胞的分化。4.过载的机械力激活破骨细胞的ERK信号因子,上调成骨细胞的Runx2、BMP-2与Osterix表达水平。