巨噬细胞 ATF6 通过促进 Tnfα转录加速皮质骨切开辅助正畸牙齿移动：开拓正畸治疗新靶点

《International Journal of Oral Science》：Macrophage ATF6 accelerates corticotomy-assisted orthodontic tooth movement through promoting Tnfα transcription

为解决皮质骨切开加速正畸牙齿移动（OTM）机制不明及手术风险问题，南京医科大学研究人员开展巨噬细胞 ATF6 在皮质骨切开辅助 OTM 中作用的研究。结果显示 ATF6 可加速 OTM，该研究为非侵入性加速正畸提供潜在治疗靶点。

　　在正畸治疗的领域里，牙齿移动的速度一直是个备受关注的问题。传统正畸治疗往往耗时较长，给患者带来诸多不便。皮质骨切开术作为一种能加速正畸牙齿移动的临床手段，通过引发区域加速现象（RAP）缩短治疗时间，减少并发症。然而，其背后的分子机制却如同迷雾，尚未被完全揭开，手术风险也阻碍了它在临床上的广泛应用。与此同时，巨噬细胞在骨重塑过程中的关键作用逐渐受到科研人员的重视，它就像一把钥匙，似乎能打开骨重塑机制的大门，但巨噬细胞在皮质骨切开术后的来源以及其促炎作用的分子机制仍不清楚。此外，内质网应激反应（UPR）在皮质骨切开微环境中的作用也有待探索。在这样的背景下，为了深入了解皮质骨切开辅助正畸牙齿移动的机制，找到潜在的治疗靶点，南京医科大学的研究人员开展了一项意义重大的研究。
该研究成果发表在《International Journal of Oral Science》上，为正畸治疗领域带来了新的曙光。研究人员通过一系列实验，发现巨噬细胞 ATF6 在皮质骨切开辅助正畸牙齿移动中发挥着关键作用，这一发现为未来非侵入性加速正畸治疗提供了潜在的治疗靶点，有望推动正畸治疗技术的革新。
研究人员运用了多种关键技术方法来开展此项研究。在动物实验方面，构建了正畸牙齿移动（TM）和皮质骨切开辅助正畸牙齿移动（TM + CO）的小鼠模型；采用微计算机断层扫描（micro - CT）技术对小鼠上颌骨进行扫描分析，以观察牙齿移动距离和骨体积变化；通过组织学染色（如苏木精 - 伊红染色 H&E 和抗酒石酸酸性磷酸酶染色 TRAP）来评估骨重塑和破骨细胞活性。在细胞实验方面，分离培养骨髓来源的巨噬细胞（BMDMs），运用流式细胞术分析巨噬细胞的表型和比例；进行 RNA 测序（RNA - seq）和染色质免疫沉淀测序（CUT&Tag），以探究基因表达变化和蛋白与 DNA 的结合情况。
研究结果主要如下：

1. 单核细胞来源的巨噬细胞在皮质骨切开术中倾向于促炎表型：通过构建小鼠模型，研究人员发现皮质骨切开术显著加速了牙齿移动，且在术后第 7 天移动速度达到峰值。组织学染色显示，皮质骨切开术增加了 TRAP⁺破骨细胞数量，促进了牙槽骨重塑。免疫荧光染色和流式细胞术分析表明，皮质骨切开术后牙周组织中促炎巨噬细胞（iNOS⁺F4/80⁺）增多，修复性巨噬细胞（CD206⁺F4/80⁺）减少，且增多的促炎巨噬细胞主要来源于单核细胞。
2. 皮质骨切开术在正畸牙齿移动过程中触发巨噬细胞的 UPR 中 ATF6 分支：利用单细胞 RNA 测序数据和体外实验，研究人员发现皮质骨切开术可诱导巨噬细胞中 UPR 相关基因表达增强，尤其是 ATF6 分支。Western blot、RT - PCR 和免疫荧光染色等实验进一步证实，在 TM + CO 组中，ATF6 被显著激活。
3. 巨噬细胞 ATF6 缺失抑制皮质骨切开术中正畸骨重塑和促炎反应：构建巨噬细胞特异性 ATF6 敲除小鼠模型后发现，ATF6 缺失会显著降低 TM + CO 组的牙齿移动距离，增加骨体积与组织体积比（BV/TV），减少牙周组织中促炎巨噬细胞比例，抑制促炎标记基因（如 Tnf^α、Il1^β、Il6 和 Ccl2）的表达。
4. 巨噬细胞特异性 ATF6 过表达加速皮质骨切开辅助的 OTM：构建巨噬细胞特异性 ATF6 过表达慢病毒载体并注射到小鼠体内，结果显示 ATF6 过表达可增强皮质骨切开术诱导的牙齿移动加速，减少 BV/TV，增加促炎巨噬细胞数量，升高促炎标记基因的 mRNA 表达水平。
5. ATF6 是体外巨噬细胞促炎信号所必需的：体外培养 BMDMs 并进行相关实验，发现 ATF6 敲除会减弱 TM + CO 组中促炎巨噬细胞比例的增加，降低促炎标记基因（如 Tnf^α、Ccl2、Nos2 和 Il1^β）的表达，同时上调抗炎标记基因（如 Cd206、Il10 和 Arg1）的表达。RNA - seq 和 KEGG 分析表明，ATF6 通过调节 NF - κB 和 TNF 信号通路来调控巨噬细胞的炎症反应。
6. ATF6 通过激活 Tnf^α转录促进巨噬细胞介导的 OTM：CUT&Tag 分析、RNA - seq 数据和 RT - PCR 验证表明，ATF6 与 Tnf^α表达呈正相关，且 ATF6 p50 可直接结合到 Tnf^α启动子区域，增强其转录活性。通过生物信息学预测和实验验证，确定了 ATF6 与 Tnf^α启动子结合的关键氨基酸位点。
7. TNF^α挽救巨噬细胞 ATF6 敲除诱导的 OTM 抑制：给 ATF6 敲除小鼠注射 TNF^α后，micro - CT 扫描和组织学染色结果显示，TNF^α显著恢复了因巨噬细胞 ATF6 敲除而减少的 OTM 距离，逆转了增加的 BV/TV，抵消了 ATF6 敲除对破骨细胞活性的抑制作用。
   研究结论和讨论部分指出，单核细胞来源的促炎巨噬细胞是皮质骨切开诱导的 RAP 过程中的关键免疫调节因子，巨噬细胞 ATF6 在牙槽骨重塑中起着重要作用。ATF6 通过激活 Tnf^α转录促进促炎巨噬细胞极化，进而加速 OTM。该研究揭示了 RAP 的分子机制，为正畸治疗提供了新的潜在靶点。未来可进一步探索通过调节 ATF6 活性来促进牙槽骨重塑，减少皮质骨切开术的组织损伤，有望开发基于 ATF6 - TNF^α轴的非侵入性治疗方法，改善正畸治疗效果，为广大正畸患者带来福音。