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在正畸治疗中，正畸牙移动（OTM）依赖牙槽骨重塑，但 PDLSCs 感知机械刺激及调节成骨的机制不明。研究人员探究 Klotho 在其中的作用，发现其在 OTM 张力侧表达上调，参与机械信号传导与成骨，为相关研究提供新靶点。
在当今社会，人们对口腔美观和功能的要求日益提高，正畸治疗也变得越来越普遍。正畸牙移动（OTM）本质上是一个由机械刺激驱动的牙槽骨重塑过程，在这个过程中，牙齿受到外力作用，牙槽骨的两侧会发生不同的变化：压缩侧的骨组织会被吸收，而张力侧则会有新的骨组织生成。然而，在实际的正畸治疗中，常常会出现一些令人头疼的问题。比如，部分患者在治疗过程中会出现成骨不足的情况，这可就麻烦了，不仅会导致牙槽骨高度降低，还会让牙齿变得更加松动，严重的甚至会出现牙齿脱落的现象。这不仅影响了治疗效果，还会给患者带来极大的痛苦和不便。
牙周韧带干细胞（PDLSCs）作为位于牙根和牙槽骨之间的主要细胞类型，具有对机械刺激敏感和多向分化的能力，在维持牙周稳态方面起着至关重要的作用。但是，目前科学家们对于 PDLSCs 在正畸力作用下感知机械信号并调节成骨活动的细胞和分子机制还知之甚少。这就好比在黑暗中摸索，我们知道前方有目标，但却找不到前进的方向。
为了揭开这些神秘的面纱，来自四川大学华西口腔医院的研究人员开展了一项极具意义的研究。他们将研究重点聚焦在一个名为 Klotho 的蛋白上。Klotho 被称为长寿基因，它编码的蛋白是一种 I 型跨膜蛋白，在肾脏、大脑、甲状旁腺和骨骼等多个部位都有表达。之前的研究发现，Klotho 与骨代谢存在关联，而且它的缺失还会引发诸如寿命缩短、骨质疏松和动脉钙化等早衰综合征。但是，在外部应力作用下，Klotho 是如何调节骨重塑的，以及它是如何响应机械信号的，这些问题一直都没有得到明确的答案。
研究人员通过一系列实验，得出了许多重要的结论。他们发现，在 OTM 过程中，张力会使 Klotho 的表达显著上调，而且这种上调是通过细胞骨架 - 细胞核介导的表观遗传修饰实现的，同时这一过程与张力侧的成骨分化是一致的。这就像是找到了一把钥匙，初步打开了理解 OTM 过程中骨重塑机制的大门。进一步研究还发现，Klotho 基因缺失会通过依赖 NFκB 和 PI3K/Akt 的方式，破坏牵张力诱导的新骨形成。不仅如此，RNA 测序（RNA - seq）结果和靶向力应用实验还揭示了一个令人惊喜的发现：Klotho 不仅是外部应力的下游效应器，还首次被证明是机械信号传导中的上游调节因子。这些研究成果为深入理解机械信号转导和牙槽骨形成提供了新的视角，也为未来研究细胞衰老与机械力之间的联系提供了潜在的靶点，同时为正畸力诱导的牙齿移动和骨重塑提供了全新的见解，这对于推动口腔正畸领域的发展具有重要意义。该研究成果发表在《Bone》杂志上。
在研究过程中，研究人员主要运用了以下关键技术方法：首先，他们进行了动物实验，选用 8 周龄的雄性 C57BL/6 小鼠，将其随机分组，对小鼠施加正畸力，模拟正畸牙移动过程；其次，采用了微计算机断层扫描分析技术，用于观察和分析牙槽骨的变化；此外，RNA 测序技术也发挥了重要作用，帮助研究人员深入探究基因表达变化。
下面详细介绍一下研究结果：
- OTM 过程中张力侧 Klotho 表达与成骨分化同步增加：研究人员给 8 周龄的 C57BL/6 小鼠施加 10g 的正畸力，然后在不同时间点（第 0、3、7、14 天）处死小鼠进行观察。通过实验发现，随着时间推移，小鼠上颌第一和第二磨牙之间的牙齿移动间隙逐渐增大。微计算机断层扫描分析结果显示，在第 14 天，骨体积分数（BV/TV）显著增加。这表明在 OTM 过程中，张力侧的骨组织在不断地进行重塑和生长，同时也暗示着 Klotho 的表达可能与这一过程密切相关。
- Klotho 在机械信号传导中的双重作用：通过 RNA 测序和靶向力应用实验，研究人员发现 Klotho 在机械信号传导中扮演着双重角色。它既是外部应力的下游效应器，会对机械刺激做出响应；同时又是上游调节因子，能够调节机械信号的传导过程。这一发现为理解细胞如何感知和响应机械刺激提供了新的思路，也进一步凸显了 Klotho 在机械信号传导通路中的重要地位。
- Klotho 基因缺失对牵张力诱导新骨形成的影响：研究人员通过实验发现，当 Klotho 基因缺失时，牵张力诱导的新骨形成会受到破坏，而且这种破坏是通过依赖 NFκB 和 PI3K/Akt 的方式实现的。这表明 Klotho 基因在维持正常的牵张力诱导新骨形成过程中是必不可少的，它通过调节相关信号通路，对牙槽骨的生长和修复发挥着关键作用。
研究结论和讨论部分再次强调了 Klotho 在机械信号转导和牙槽骨形成中的不可或缺的作用。该研究不仅揭示了 Klotho 与正畸力触发的机械信号级联反应之间的关联，还为未来研究细胞衰老与机械力之间的联系提供了新的方向。同时，这一研究成果也为将 Klotho 作为牙槽骨再生的治疗靶点提供了理论依据，有望为临床正畸治疗中解决成骨不足等问题带来新的希望和方法，对推动口腔正畸领域的发展具有重要的科学意义和临床应用价值。
