牙源性低磷酸酯酶症神经嵴定向条件性敲除小鼠模型的牙槽骨缺损与愈合障碍研究

为探究 HPP 相关牙源性缺陷机制，研究者利用 Wnt1Cre2小鼠构建 Alpl 条件性敲除模型，对比不同组织敲除表型，检测牙槽骨愈合及 ERT 效果。发现模型鼠出现牙本质、 cementum 等矿化缺陷，ERT 可改善愈合，为 HPP 研究提供新模型。

　　

牙齿健康与全身骨骼代谢密切相关，低磷酸酯酶症（HPP）作为一种因组织非特异性碱性磷酸酶（TNAP，由 ALPL 基因编码）功能丧失突变引发的遗传性代谢疾病，正逐渐成为口腔医学与骨科学领域的研究焦点。HPP 临床表现差异显著，其中牙源性低磷酸酯酶症（odonto HPP）尤为特殊，它选择性影响颅面结构，导致牙釉质、牙本质、牙槽骨发育异常及无细胞牙骨质缺失，进而引发牙齿脱落。然而，传统的全局 Alpl 敲除小鼠因早期致死性，无法用于长期牙牙槽组织发育及治疗研究，且现有模型难以精准模拟人类 odonto HPP 的牙源性缺陷。因此，构建一种能够特异性再现颅面及牙牙槽组织病变、且可存活至成年的 HPP 小鼠模型，成为破解牙牙槽组织病理机制及开发针对性疗法的关键。

美国俄亥俄州立大学的研究人员围绕这一科学问题展开攻关，相关成果发表在《Bone》杂志。研究团队利用 Wnt1^Cre2小鼠，在神经嵴来源的外胚间充质细胞（负责形成牙本质、牙骨质、牙周膜和牙槽骨）中条件性敲除 Alpl 基因，成功构建出一种新型 HPP 小鼠模型。通过与 Prx1^Cre介导的肢体芽间充质 Alpl 敲除模型对比，并结合牙槽骨 socket 愈合实验及 TNAP-Fc-D₁₀酶替代疗法（ERT）干预，系统解析了 Alpl 缺失对颅面骨骼与四肢骨骼的差异化影响，以及 ERT 对牙牙槽骨修复的潜在疗效。

研究主要采用了以下关键技术方法：选用 129 遗传背景的 Alpl^fl/fl小鼠与 Wnt1^Cre2、Prx1^Cre小鼠杂交，构建条件性敲除模型；通过血清碱性磷酸酶（ALP）活性检测评估酶功能；运用微计算机断层扫描（μCT）对下颌骨、上颌骨及股骨的矿化结构进行三维定量分析；借助组织学染色（H&E、Safranin O）和免疫组织化学（IHC）观察牙牙槽组织形态及骨唾液蛋白（BSP）、骨桥蛋白（OPN）等标志物表达；采用抗酒石酸酸性磷酸酶（TRAP）染色计数破骨细胞；通过上颌第一磨牙拔除模型模拟牙缺失场景，评估牙槽骨愈合能力，并实施 ERT 干预实验。

3.1 肢体芽条件性敲除 Alpl 的四肢骨缺陷

在 Prx1^Cre;Alpl^fl/fl小鼠中，血清 ALP 水平降低 38%，股骨出现生长板异常、皮质厚度减少及松质骨参数改变，但颅面骨骼（如颅骨长度、宽度）及牙牙槽结构（如下颌第一磨牙、牙周组织）未见明显异常，提示 Prx1 驱动的 Alpl 敲除主要影响四肢骨骼，而对颅面组织无显著作用。

3.2 神经嵴敲除 Alpl 导致牙牙槽矿化缺陷

Wnt1^Cre2;Alpl^fl/fl小鼠血清 ALP 降低 60%，颅面表现为颅骨宽度减小，牙牙槽组织呈现牙本质变薄、牙髓腔扩大、牙周膜间隙增宽、牙槽骨体积及密度降低等典型 odonto HPP 特征。组织学显示无细胞牙骨质缺失、牙周膜附着丧失、前期牙本质增厚及骨样组织堆积，免疫染色证实 BSP、OPN 等矿化标志物表达减少，破骨细胞数量无显著差异，表明神经嵴来源细胞的 Alpl 缺失是牙牙槽矿化缺陷的直接原因。

3.3 神经嵴敲除 Alpl 小鼠的颅底软骨联合及下颌髁突软骨生成缺陷

颅底蝶骨间软骨联合（ISS）出现矿化异常、软骨细胞肥大带增宽及过早闭合，而下颌髁突在成年后表现为软骨细胞紊乱增殖并侵入软骨下骨，导致软骨下骨未矿化区域形成。这些结果揭示了 Alpl 缺失对神经嵴来源软骨组织的特异性影响，为 HPP 颅面畸形的机制提供了新证据。

3.4 神经嵴敲除 Alpl 小鼠的牙槽骨 socket 愈合缺陷及 ERT 干预效果

上颌磨牙拔除后，Wnt1^Cre2;Alpl^fl/fl小鼠牙槽骨愈合显著受损，表现为骨体积分数、骨矿密度及组织矿密度均降低 50% 以上。ERT 干预可使骨体积分数恢复超 50%，组织学显示新生骨结构正常，OPN 表达定位恢复，证实 ERT 对 HPP 牙槽骨愈合缺陷具有显著改善作用。

研究通过构建神经嵴特异性 Alpl 条件性敲除小鼠，首次在单一模型中整合了 odonto HPP 的核心牙牙槽缺陷、颅底软骨发育异常及可存活至成年的特性，突破了传统模型的局限性。该模型不仅为解析 HPP 牙牙槽病理机制提供了关键工具，还通过 ERT 干预实验验证了酶替代疗法对牙槽骨修复的有效性，为临床治疗 HPP 相关牙缺失及种植修复提供了重要 preclinical 依据。此外，研究揭示的 ALP 水平与颅面组织贡献的关联，以及软骨联合和下颌髁突的新病变，拓展了对 HPP 全身影响的认知，为多系统受累机制研究开辟了新方向。未来，结合该模型的深入研究有望推动 HPP 精准医疗的发展，改善患者口腔及全身健康结局。