淺探應(yīng)力與剩余牙槽嵴的吸收

1、淺探應(yīng)力與剩余牙槽嵴的吸收    摘要： 剩余牙槽嵴的吸收是口腔修復(fù)的一大難題，應(yīng)力是引起其吸收的主要因素，本文從應(yīng)力與剩余牙槽嵴吸收的機理，分子機制，義齒與剩余牙槽嵴的關(guān)系等方面進行綜述。 關(guān)鍵詞： 應(yīng)力；剩余牙槽嵴的吸收；義齒 口腔內(nèi)牙齒、牙列缺失后牙槽突逐漸吸收和改建形成連續(xù)的骨嵴，稱為無牙頜牙槽嵴或稱剩余牙槽嵴(residual ridge)。剩余牙槽嵴吸收是一種慢性、進行性、不可逆性的骨吸收，它的發(fā)生涉及全身因素、局部解剖因素、機械應(yīng)力因素等，其中應(yīng)力因素是較早提出和最重要的的問題，研究應(yīng)力與剩余牙槽嵴的關(guān)系，對于臨床選擇合理、科學(xué)的修復(fù)方式尤

2、為重要。 1 應(yīng)力與剩余牙槽嵴吸收的機理 當(dāng)牙齒存在時，牙槽嵴通過合理排列的骨小梁而感受應(yīng)力，牙齒缺失后，剩余牙槽嵴承受應(yīng)力的方式發(fā)生了改變。一般認(rèn)為，這種應(yīng)力環(huán)境的改變對于剩余牙槽嵴改建的影響表現(xiàn)為兩個方面：首先，牙齒缺失后由于咀嚼功能的降低或喪失表現(xiàn)為廢用性萎縮，這是一種低轉(zhuǎn)換型的骨改建過程；其次，戴牙后義齒傳遞過大的應(yīng)力作用于牙槽嵴而形成創(chuàng)傷性骨吸收，這則是一種高轉(zhuǎn)換型的骨改建過程。 Frost 1提出的機械穩(wěn)定器假說可說明骨的這種病理生理機理，并可較好的解釋剩余牙槽嵴的吸收原理。他提出了最小有效應(yīng)變 （minimal effective strain,MES）概念，即MES 是維持正常

3、骨改建平衡所必需的最小應(yīng)變值或應(yīng)變閾，任何小于或大于MES 的應(yīng)變引起骨的適應(yīng)性改建。如果正常牙列作用于牙槽嵴的正常載荷喪失或牙列修復(fù)后仍不能恢復(fù)正常的咀嚼的功能，即機械作用(mechanical usage,MU）減弱，應(yīng)力低于最小有效應(yīng)變（MES）牙槽骨將會出現(xiàn)廢用性萎縮或骨松質(zhì)骨量的減低；相反，當(dāng)義齒施加于牙槽嵴的應(yīng)力超過MES，在成人將導(dǎo)致皮質(zhì)骨及松質(zhì)骨的骨量丟失。Hara2發(fā)現(xiàn)牙合力的強度與基托下的組織病理性改變有關(guān)，提示牙合力引發(fā)的骨吸收可能存在閾值。 2 應(yīng)力與剩余牙槽嵴吸收的分子機制 牙槽骨的吸收主要是由破骨細(xì)胞來完成的3，近年來國內(nèi)外關(guān)于應(yīng)力對破骨細(xì)胞的影響，進行了大量的研究

4、。Rubin 等4使用彈性膜加載5%應(yīng)變,結(jié)果發(fā)現(xiàn),5%應(yīng)變抑制破骨細(xì)胞的形成,并影響其募集功能。Kurata等5的研究表明,拉伸應(yīng)力可使破骨細(xì)胞的骨吸收活性增加,并且TRAP mRNA 表達上升。陳明等6在實驗中發(fā)現(xiàn),破骨細(xì)胞在受到11 212 dyne/cm2的剪應(yīng)力作用后,其空泡面積隨剪應(yīng)力的增加而增加。劉應(yīng)芬等7對破骨細(xì)胞施加597、1136、1608、2054 dyne/ cm2大小的流體剪應(yīng)力,結(jié)果發(fā)現(xiàn)后三種力作用下，破骨細(xì)胞TRAP的活性增強,1608 dyne/ cm2達到高峰，骨吸收陷窩數(shù)量和面積與未加力組有明顯差異。同時張慶鴻等8用實時熒光定量PCR檢測09、29、87、2

5、63 dynes/ cm2流體剪應(yīng)力下破骨細(xì)胞表達ATP6V1a1 mRNA的水平，結(jié)果顯示隨著應(yīng)力增加ATP6V1a1 mRNA表達增強，表明破骨細(xì)胞骨吸隨著應(yīng)力增大而增強。 與此同時，人們發(fā)現(xiàn)9，當(dāng)應(yīng)力作用于牙槽骨時骨基質(zhì)中的組織液發(fā)生流動，骨細(xì)胞作為這種液壓變化的感受器，其基因表達水平及活性發(fā)生改變，并釋放一系列的細(xì)胞因子、蛋白激酶等，通過信息的傳遞和轉(zhuǎn)導(dǎo)，趨化大量破骨細(xì)胞聚集于骨基質(zhì)中，形成細(xì)胞網(wǎng)，破骨細(xì)胞相互之間及與成骨細(xì)胞之間通過各種細(xì)胞通道和縫隙連接相互傳遞信息,這一點對于骨組織對機械應(yīng)力適應(yīng)性改建十分重要。其中最重要的分子為OPG/RANKL/RANK系統(tǒng)和骨橋蛋白（Osteo

6、pontin，OPN）。 21 OPG/RANKL/RANK系統(tǒng) 破骨細(xì)胞的分化和成熟與RANKL和破骨細(xì)胞前體細(xì)胞膜表面的RANK結(jié)合直接相關(guān)。而RANKL主要由成骨細(xì)胞和骨髓基質(zhì)細(xì)胞分泌的，同時成骨細(xì)胞、骨髓基質(zhì)細(xì)胞分泌的OPG，可以和RANKL結(jié)合從而競爭性阻滯了RANKL與RANK的結(jié)合，達到調(diào)控破骨細(xì)胞分化和功能作用。由此，成骨細(xì)胞、骨髓基質(zhì)細(xì)胞的RANKL、OPG 表達和OPG/RANKL 的比例可能是調(diào)節(jié)破骨細(xì)胞的關(guān)鍵因素10。劉 麗等11，通過對鼠骨髓基質(zhì)細(xì)胞施加不同時段的生理性的機械應(yīng)力，并以RT-PCR 半定量的方法檢測OPG/RANKL mRNA 表達變化趨勢。結(jié)果顯示隨

7、著加力時間的延長(6 h 后)RANKL mRNA表達減少344%，而OPG mRNA (9 h 后)表達增加73%，提示生理性應(yīng)力能顯著影響鼠骨髓基質(zhì)細(xì)胞OPG/RANKL mRNA 表達變化，從而在一定程度上闡明了生理性應(yīng)力延緩骨質(zhì)吸收的內(nèi)在機制。國外KNakao等12對人的牙周韌帶細(xì)胞施加20 g/cm2或50 g/cm2間歇力和持續(xù)力，來檢測OPG mRNA 和RANKL mRNA的表達，得出結(jié)論在未施加力時OPG mRNA表達最高，且施加力對其表達影響較小，而RANKL mRNA在未加力時沒有表達，隨著加力的時間而表達逐漸增強，并且間歇力更有效地刺激RANKL mRNA的表達，與上述

8、結(jié)果不盡相同，這可能與應(yīng)力的加載方式和細(xì)胞的不同有關(guān)。 22 骨橋蛋白（Osteopontin，OPN） OPN是一種骨基質(zhì)蛋白，在骨組織中主要由骨細(xì)胞、成骨細(xì)胞分泌，其在非載荷性骨吸收13（廢用型骨吸收）和機械應(yīng)力性骨吸收中均發(fā)揮了重大作用，近年來研究證實OPN是一種應(yīng)力敏感因子。機械應(yīng)力可誘導(dǎo)OPN的表達，并且較之持續(xù)力，間歇力有更強的誘導(dǎo)作用14。在機械應(yīng)力的刺激下，骨細(xì)胞、成骨細(xì)胞及一些骨相關(guān)細(xì)胞大量表達OPN，這些OPN 可作為一種趨化因子引導(dǎo)前體破骨細(xì)胞遷移到骨表面，并介導(dǎo)同破骨細(xì)胞表面整合素的結(jié)合而增強骨吸收15。 3 義齒作用力與剩余牙槽嵴吸收 臨床醫(yī)師通常認(rèn)為，義齒的修復(fù)方式

9、和載荷的大小對剩余牙槽嵴的吸收程度有很大影響，改變施加于剩余牙槽嵴上力的大小、方向可預(yù)防牙槽嵴上的突然超負(fù)荷，并有望增強和調(diào)整骨小梁的方向。傳統(tǒng)的義齒設(shè)計充分考慮了這些因素，通過增大基托面積、減少人工牙數(shù)量、減少人工牙頰舌徑寬度、改進人工牙牙合面形態(tài)等來降低剩余牙槽嵴的壓力，同時避免人工牙傾斜過大，以減少義齒的脫位力及剪力；咬合接觸取得平衡牙合，排牙盡量靠近中性區(qū)，以增強義齒的穩(wěn)定性使能承受最大壓力；在休息時保持義齒適當(dāng)頜間距離，減少牙齒接觸時間和頻率。有學(xué)者推薦咬合中心論的概念，該概念的特點是盡量減少任何張力和剪力，這些張力和剪力對牙槽嵴非常不利。線性牙合總義齒使咬合力垂直作用于牙槽嵴，完全

10、消除不利的側(cè)方力和前伸、側(cè)方牙合干擾，使作用于牙槽嵴上的應(yīng)力為壓應(yīng)力，且應(yīng)力的方向盡量與牙槽嵴骨小梁平行，從而達到減緩剩余牙槽嵴吸收的目的16。近來有學(xué)者17利用三維有限元方法對正中和側(cè)方兩種頜位下線性牙合全口義齒基托下組織上的應(yīng)力分布狀況進行了分析，結(jié)果顯示在正中頜位時,線性牙合和解剖牙合全口義齒對基托下應(yīng)力分布的影響未見明顯的區(qū)別，在磨牙區(qū),舌側(cè)應(yīng)力大于頰側(cè)應(yīng)力；在側(cè)方頜位時,工作側(cè)磨牙區(qū)線性牙合應(yīng)力小于解剖牙合,在非工作側(cè)的磨牙區(qū)頰側(cè),線性牙合應(yīng)力分布范圍則較解剖牙合更廣泛，可見在側(cè)方牙合時,線性牙合全口義齒下頜基托下黏膜的應(yīng)力分布較解剖牙合全口義齒更均勻和廣泛，有利于剩余牙槽嵴的組織保

11、健。 覆蓋義齒保留了天然牙根，減輕了基托下黏膜組織的負(fù)擔(dān)，從而減緩了剩余牙槽嵴的吸收，但同時由于根面的結(jié)構(gòu)占據(jù)了義齒基托的相應(yīng)部位的空間，使得此部位的基托變薄,強度下降,在承受咬合時易變形,折裂，義齒穩(wěn)定性下降，容易應(yīng)力集中，使組織發(fā)生損傷。董堅18等應(yīng)用三維有限元方法比較了下頜全口覆蓋義齒加強前后及不同的加強設(shè)計對基托下黏膜應(yīng)力分布的影響，得出結(jié)論使用了覆蓋根帽頂點和牙槽嵴頂?shù)募訌娊Y(jié)構(gòu)加強覆蓋義齒能夠有效的分散負(fù)載,使下頜覆蓋義齒基托下應(yīng)力分布更均勻和廣泛,有利于基托下黏膜的保護。 游離端牙齒缺失后，傳統(tǒng)的義齒修復(fù)方式因其基托面積大，摘戴不方便，異物感強等原因，現(xiàn)越來越多的患者考慮附著體固位

12、的義齒修復(fù)。如何選擇有利于組織保健的附著體，這是人們一直關(guān)注的問題。牟雁東等19通過三維有限元建立下頜雙側(cè)游離缺失模型，檢測在垂直載荷作用下采用不同基牙數(shù)目時，缺牙區(qū)牙槽嵴的von Mises應(yīng)力分布，顯示牙槽嵴的高應(yīng)力區(qū)主要位于缺牙區(qū)的近遠(yuǎn)中兩側(cè)，使用1 顆基牙時，缺牙區(qū)牙槽嵴的高應(yīng)力區(qū)面積較大，使用2顆、3 顆基牙時，缺牙區(qū)牙槽嵴的整體應(yīng)力有較大幅度的降低，高應(yīng)力區(qū)范圍縮小，應(yīng)力分布趨于均勻。肖艷等20建立了下頜第二磨牙游離缺失的附著體義齒三維模型，分析了彈性附著體和剛性附著體義齒的應(yīng)力分布，在垂直載荷下，彈性附著體剩余牙槽嵴應(yīng)力峰值減小了50%，斜向載荷時，彈性附著體應(yīng)力峰值仍有一定減少

13、，可見彈性附著體固位的可摘局部義齒，更有利于保護剩余牙槽嵴。 4 結(jié)語 剩余牙槽嵴的吸收是修復(fù)學(xué)的一大難題，應(yīng)力與牙槽骨的吸收是研究的熱點，但由于研究手段的限制，其具體機制還尚不明確，義齒修復(fù)如何減緩剩余牙槽嵴的吸收，更有利于組織保健，還需進一步的研究。希望通過對應(yīng)力與牙槽骨吸收的機理的進一步研究，可以在基因、分子水平抑制牙槽骨吸收，開發(fā)更合理、科學(xué)的修復(fù)體。 參考文獻 1 Frost HM.The mechanostat:A proposed pathogenic mechanism of osteoporosis and the bone mass effects of mechanica

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