雌激素及其受体在颞下颌关节中的分布及其生理病理意义的初步研究

摘要

TMD是一类口腔常见病，目前为止其确切病因尚不清楚，多数学者认为TMD是一种多病因疾病。大量流行病学调查显示TMD具有明显的女性倾向性，与躯体其他关节类似疾病的女性优势不同，其他关节疾病多发生于女性绝经之后，而TMD多开始于青春期，在生育期达到高峰，18～45岁为高发年龄。有研究发现TMD患者血液中的雌激素水平明显高于普通人群；大量卵巢切除实验研究显示卵巢切除后TMJ髁突软骨厚度显著变厚，甚至出现退行性改变；不同浓度雌激素对体外培养TMJ髁突软骨和软骨细胞作用的研究也证实了雌激素对髁突软骨的形态和功能具有重要的调节作用。种种迹象表明雌激素对髁突软骨的生长发育及功能维持具有重要意义，雌激素受体在TMJ中的表达进一步证实了这一点。但目前国内外缺乏对在体状况下雌激素对TMJ作用的研究。近来有研究表明躯体其他部位的软骨可以在局部通过芳香化酶的作用自身合成雌激素，TMJ髁突软骨是否具有自身合成雌激素的能力尚未见报道。另外TMJ属于负重关节，负荷主要来源于咬合，本课题组前期研究表明异常咬合可以导致TMJ的退行性变，探讨雌激素在此过程中的变化规律可能对于TMD的病理机制研究具有重要意义。 本课题首先从雌二醇(E2)及其两种受体ERα、ERβ在TMJ髁突软骨中的时空表达入手，探讨了E2及其受体在2周、4周、8周、16周、12月、18月共6个不同年龄、不同性别大鼠髁突软骨中的表达规律；进而以免疫组化、原位杂交、Westernblot和氚水法对雌激素合成酶——芳香化酶在大鼠髁突软骨中的表达进行了论证；然后通过染料木素饮食摄入的方式在在体状况下研究了过量系统雌激素对TMJ髁突软骨的作用以及在此过程中髁突软骨内雌激素相关因子的表达变化规律；最后在改进本课题组以往咬合紊乱模型的基础上探讨了雌激素相关因子在TMJ病理性改建过程中的表达变化规律。 研究结果发现： (1)E2和ERα主要表达于大鼠TMJ髁突软骨的肥大层和过渡层，肥大层尤为明显，而ERβ只在肥大层表达。在细胞内定位方面，E2以胞浆表达为主，ER在胞浆、胞核均有表达，但ERβ更侧重胞核表达，ERα胞浆、胞核表达相对较均匀。这提示雌激素对TMJ髁突软骨的影响可能存在不同的作用机制。 (2)不同性别间比较，E2表达雌雄之间无明显差异(p＞0.05)；雄性大鼠TMJ髁突软骨中ERα的表达明显强于同龄的雌性大鼠(18月龄组除外)(p＜0.05)；2周龄、16周龄和12月龄雄性大鼠髁突软骨中ERβ的表达明显强于同龄的雌性大鼠(p＜0.05)，其余年龄组雌雄之间无显著差异(p＞0.05)。 (3)同性别不同年龄组间比较，雌雄大鼠TMJ髁突软骨中E2阳性细胞密度表现出相似的趋势：4周龄组表达最强(p＜0.05)，4周龄以后表达逐渐降低，8周龄到16周龄之间表达相对稳定(p＞0.05)，老年期(12月龄和18月龄)表达水平最低(p＜0.05)。雄性大鼠TMJ髁突软骨中ERα阳性细胞密度2周龄最高(p＜0.01)，随年龄增长逐渐降低，8周以后逐渐维持在相对稳定的水平(p＞0.05)；而雌性大鼠从2周龄到8周龄阳性细胞密度基本稳定(p＞0.05)，在16周龄至12月龄年龄组阳性细胞密度逐渐降低(p＜0.05)，而在18月龄组又恢复到8周龄的水平(p＞0.05)。雄性大鼠TMJ髁突软骨中ERβ阳性细胞密度在4周龄时较低，分别低于2周龄、8周龄、16周龄组和12月龄(p＜0.05)，而在8周龄到12月龄之间呈持续较高水平(p＞0.05)，18月龄时表达水平最低(p＜0.05)；而雌性大鼠从2周龄到4周龄阳性细胞密度基本稳定(p＞0.05)，8周龄时达到最高水平(p＜0.05)，之后水平逐渐下降。雌激素及其两种受体的总体表达趋势是随年龄增长而减少(但有波动)，这提示生理状态下雌激素更多地参与髁突生长旺盛期的软骨增生、分化活动。 (4)大鼠髁突软骨中芳香化酶主要表达于肥大层和过渡层，以胞浆表达为主。芳香化酶mRNA主要表达于髁突软骨、颞骨关节面和关节盘，髁突软骨增殖层、过渡层和肥大层上部软骨细胞中有mRNA强表达信号。在雄性大鼠中，2周龄组芳香化酶阳性细胞密度最高(p＜0.05)，4周龄到8周龄之间保持稳定(p＞0.05)，之后逐渐降低，但18月龄时表达又升高到4周龄水平，18月龄组明显高于16周龄和12月龄组(p＜0.05)。在雌性大鼠中，2周龄到8周龄间呈稳定的高水平表达，芳香化酶阳性细胞密度明显高于其他各组(p＜0.05)，8周龄以后表达逐渐降低。在12月龄和18月龄组中雄性大鼠中的芳香化酶阳性细胞密度明显高于同龄雌性大鼠(p＜0.01)。氚水法对软骨细胞的检测结果显示孵育6h后软骨细胞培养液中的平均氚水放射强度为2543±294(pmol/106cell·h-1)。这些结果表明大鼠TMJ髁突软骨细胞可以通过芳香化酶的作用自身合成雌激素。 (5)染料木素饮食组TMJ髁突软骨厚度(104.4795±4.5388um)显著小于对照组(113.848±5.1518um)(p＜0.05)。染料木素饮食组的E2和芳香化酶表达明显弱于正常对照组，且染料木素饮食组的E2表达部位随软骨厚度的减小向肥大层集中，过渡层几乎无表达。染料木素饮食组的ERα分布范围更加集中于增殖层和过渡层，而对照组的ERα分布于增殖层、过渡层和肥大层上部。该结果说明系统性雌激素可以通过对局部雌激素相关因子表达的调节来实现对软骨的影响。 (6)雄性咬合紊乱组TMJ髁突软骨厚度(中部110.0975±7.5344um)显著小于对照组(145.5750±7.1276um)(p＜0.01)，以过渡层和肥大层厚度变化最为显著；但雌性实验组(111.8775±6.1839um)髁突软骨厚度与对照组(120.03±7.9903um)之间差异不显著(p＞0.05)。在雌性和雄性咬合紊乱组均可见肥大层细胞(尤其是骨与软骨交界处)明显变大变圆。另外邻近软骨的骨小梁深染，在雌性实验组的骨与软骨交界处可见明显的新骨形成迹象，且新生骨呈现垂直于原有骨小梁方向的一体性结构，该结构可能会对髁突的生物力学特性产生影响，从而降低了髁突软骨对异常因素的抵抗力。 (7)咬合紊乱组雌性和雄性大鼠TMJ髁突软骨的BMP2表达均显著高于对照组(p＜0.05)，说明咬合紊乱影响了髁突软骨的成骨活动。 (8)雌、雄咬合紊乱组E2和ERα表达均显著低于对照组(p＜0.05)。雄性大鼠髁突软骨芳香化酶表达较低，其中咬合紊乱组表达稍强(p＜0.05)；雌性咬合紊乱组芳香化酶表达显著高于对照组(p＜0.01)。这可能提示该动物模型的髁突软骨在病理性改建活动中消耗了大量雌激素及其受体，芳香化酶则呈代偿性升高。 根据以上研究结果，得出以下结论： (1)大鼠TMJ髁突软骨细胞可以通过芳香化酶的作用自身合成雌激素，自身合成雌激素水平受到系统性雌激素水平的负反馈调节。 (2)髁突软骨细胞表达ER，并可以接受自身分泌雌激素和系统性雌激素的双重作用，因此系统性雌激素与局部合成的雌激素竞争ER。 (3)局部雌激素参与了大鼠髁突软骨的生长、发育和咬合紊乱所致的病理性改建活动，并可能对于抵抗咬合紊乱所致的髁突软骨病理性改建具有积极的作用。 (4)正常雄性大鼠髁突软骨中ER表达强于同龄雌性，而且雌性大鼠ER表达在青春期后逐渐下降，而雄性大鼠髁突软骨中ER呈较高水平表达较长时间，这一特性可能与女性TMD发病率较高有关。

目录

独创性声明及保护知识产权声明

缩略语表

前 言

文献回顾

实验一雌激素及其受体在大鼠TMJ中的时空表达

实验二芳香化酶在大鼠TMJ中的表达

实验三雌激素在髁突软骨细胞中的自身合成

实验四过量系统雌激素对TMJ的影响

实验五咬合紊乱对大鼠TMJ形态的影响

实验六咬合紊乱所致TMJ改建过程中雌激素相关因子的表达

小 结

参考文献

附 图

个人简历和研究成果

致 谢