应力与剩余牙槽嵴的吸收_医学论文【摘要】剩余牙槽嵴的吸收是口腔修复的一大难题，应力是引起其吸收的主要因素，本文从应力与剩余牙槽嵴吸收的机理，分子机制，义齿与剩余牙槽嵴的关系等方面进行综述。【关键词】应力；剩余牙槽嵴的吸收；义齿口腔内牙齿、牙列缺失后牙槽突逐渐吸收和改建形成连续的骨嵴，称为无牙颌牙槽嵴或称剩余牙槽嵴(residual ridge)。剩余牙槽嵴吸收是一种慢性、进行性、不可逆性的骨吸收，它的发生涉及全身因素、局部解剖因素、机械应力因素等，其中应力因素是较早提出和最重要的的问题，研究应力与剩余牙槽嵴的关系，对于临床选择合理、科学的修复方式尤为重要。1应力与剩余牙槽嵴吸收的机理当牙齿存在时，牙槽嵴通过合理排列的骨小梁而感受应力，牙齿缺失后，剩余牙槽嵴承受应力的方式发生了改变。一般认为，这种应力环境的改变对于剩余牙槽嵴改建的影响表现为两个方面：首先，牙齿缺失后由于咀嚼功能的降低或丧失表现为废用性萎缩，这是一种低转换型的骨改建过程；其次，戴牙后义齿传递过大的应力作用于牙槽嵴而形成创伤性骨吸收，这则是一种高转换型的骨改建过程。Frost[1]提出的机械稳定器假说可说明骨的这种病理生理机理，并可较好的解释剩余牙槽嵴的吸收原理。他提出了最小有效应变（minimal effective strain,MES）概念，即MES是维持正常骨改建平衡所必需的最小应变值或应变阈，任何小于或大于MES的应变引起骨的适应性改建。如果正常牙列作用于牙槽嵴的正常载荷丧失或牙列修复后仍不能恢复正常的咀嚼的功能，即机械作用(mechanical usage,MU）减弱，应力低于最小有效应变（MES）牙槽骨将会出现废用性萎缩或骨松质骨量的减低；相反，当义齿施加于牙槽嵴的应力超过MES，在成人将导致皮质骨及松质骨的骨量丢失。Hara[2]发现牙合力的强度与基托下的组织病理性改变有关，提示牙合力引发的骨吸收可能存在阈值。2应力与剩余牙槽嵴吸收的分子机制牙槽骨的吸收主要是由破骨细胞来完成的[3]，近年来国内外关于应力对破骨细胞的影响，进行了大量的研究。Rubin等[4]使用弹性膜加载5%应变,结果发现,5%应变抑制破骨细胞的形成,并影响其募集功能。Kurata等[5]的研究表明,拉伸应力可使破骨细胞的骨吸收活性增加,并且TRAP mRNA表达上升。陈明等[6]在实验中发现,破骨细胞在受到1．1～21．2 dyne/cm 2的剪应力作用后,其空泡面积随剪应力的增加而增加。刘应芬等[7]对破骨细胞施加5．97、11．36、16．08、20．54 dyne/cm 2大小的流体剪应力,结果发现后三种力作用下，破骨细胞TRAP的活性增强,16．08 dyne/cm 2达到高峰，骨吸收陷窝数量和面积与未加力组有明显差异。同时张庆鸿等[8]用实时荧光定量PCR检测0．9、2．9、8．7、26．3 dynes/cm 2流体剪应力下破骨细胞表达ATP6V1a1 mRNA的水平，结果显示随着应力增加ATP6V1a1 mRNA表达增强，表明破骨细胞骨吸随着应力增大而增强。与此同时，人们发现[9]，当应力作用于牙槽骨时骨基质中的组织液发生流动，骨细胞作为这种液压变化的感受器，其基因表达水平及活性发生改变，并释放一系列的细胞因子、蛋白激酶等，通过信息的传递和转导，趋化大量破骨细胞聚集于骨基质中，形成细胞网，破骨细胞相互之间及与成骨细胞之间通过各种细胞通道和缝隙连接相互传递信息,这一点对于骨组织对机械应力适应性改建十分重要。其中最重要的分子为OPG/RANKL/RANK系统和骨桥蛋白（Osteopontin，OPN）。2．1 OPG/RANKL/RANK系统破骨细胞的分化和成熟与RANKL和破骨细胞前体细胞膜表面的RANK结合直接相关。而RANKL主要由成骨细胞和骨髓基质细胞分泌的，同时成骨细胞、骨髓基质细胞分泌的OPG，可以和RANKL结合从而竞争性阻滞了RANKL与RANK的结合，达到调控破骨细胞分化和功能作用。由此，成骨细胞、骨髓基质细胞的RANKL、OPG表达和OPG/RANKL的比例可能是调节破骨细胞的关键因素[10]。刘丽等[11]，通过对鼠骨髓基质细胞施加不同时段的生理性的机械应力，并以RT-PCR半定量的方法检测OPG/RANKL mRNA表达变化趋势。结果显示随着加力时间的延长(6 h后)RANKL mRNA表达减少34．4%，而OPG mRNA(9 h后)表达增加73%，提示生理性应力能显著影响鼠骨髓基质细胞OPG/RANKL mRNA表达变化，从而在一定程度上阐明了生理性应力延缓骨质吸收的内在机制。国外K．Nakao等[12]对人的牙周韧带细胞施加2．0 g/cm 2或5．0 g/cm 2间歇力和持续力，来检测OPG mRNA和RANKL mRNA的表达，得出结论在未施加力时OPG mRNA表达最高，且施加力对其表达影响较小，而RANKL mRNA在未加力时没有表达，随着加力的时间而表达逐渐增强，并且间歇力更有效地刺激RANKL mRNA的表达，与上述结果不尽相同，这可能与应力的加载方式和细胞的不同有关。2．2骨桥蛋白（Osteopontin，OPN）OPN是一种骨基质蛋白，在骨组织中主要由骨细胞、成骨细胞分泌，其在非载荷性骨吸收[13]（废用型骨吸收）和机械应力性骨吸收中均发挥了重大作用，近年来研究证实OPN是一种应力敏感因子。机械应力可诱导OPN的表达，并且较之持续力，间歇力有更强的诱导作用[14]。在机械应力的刺激下，骨细胞、成骨细胞及一些骨相关细胞大量表达OPN，这些OPN可作为一种趋化因子引导前体破骨细胞迁移到骨表面，并介导同破骨细胞表面整合素的结合而增强骨吸收[15]。3义齿作用力与剩余牙槽嵴吸收临床医师通常认为，义齿的修复方式和载荷的大小对剩余牙槽嵴的吸收程度有很大影响，改变施加于剩余牙槽嵴上力的大小、方向可预防牙槽嵴上的突然超负荷，并有望增强和调整骨小梁的方向。传统的义齿设计充分考虑了这些因素，通过增大基托面积、减少人工牙数量、减少人工牙颊舌径宽度、改进人工牙牙合面形态等来降低剩余牙槽嵴的压力，同时避免人工牙倾斜过大，以减少义齿的脱位力及剪力；咬合接触取得平衡牙合，排牙尽量靠近中性区，以增强义齿的稳定性使能承受最大压力；在休息时保持义齿适当颌间距离，减少牙齿接触时间和频率。有学者推荐咬合中心论的概念，该概念的特点是尽量减少任何张力和剪力，这些张力和剪力对牙槽嵴非常不利。线性牙合总义齿使咬合力垂直作用于牙槽嵴，完全消除不利的侧方力和前伸、侧方牙合干扰，使作用于牙槽嵴上的应力为压应力，且应力的方向尽量与牙槽嵴骨小梁平行，从而达到减缓剩余牙槽嵴吸收的目的[16]。近来有学者[17]利用三维有限元方法对正中和侧方两种颌位下线性牙合全口义齿基托下组织上的应力分布状况进行了分析，结果显示在正中颌位时,线性牙合和解剖牙合全口义齿对基托下应力分布的影响未见明显的区别，在磨牙区,舌侧应力大于颊侧应力；在侧方颌位时,工作侧磨牙区线性牙合应力小于解剖牙合,在非工作侧的磨牙区颊侧,线性牙合应力分布范围则较解剖牙合更广泛，可见在侧方牙合时,线性牙合全口义齿下颌基托下黏膜的应力分布较解剖牙合全口义齿更均匀和广泛，有利于剩余牙槽嵴的组织保健。覆盖义齿保留了天然牙根，减轻了基托下黏膜组织的负担，从而减缓了剩余牙槽嵴的吸收，但同时由于根面的结构占据了义齿基托的相应部位的空间，使得此部位的基托变薄,强度下降,在承受咬合时易变形,折裂，义齿稳定性下降，容易应力集中，使组织发生损伤。董坚[18]等应用三维有限元方法比较了下颌全口覆盖义齿加强前后及不同的加强设计对基托下黏膜应力分布的影响，得出结论使用了覆盖根帽顶点和牙槽嵴顶的加强结构加强覆盖义齿能够有效的分散负载,使下颌覆盖义齿基托下应力分布更均匀和广泛,有利于基托下黏膜的保护。游离端牙齿缺失后，传统的义齿修复方式因其基托面积大，摘戴不方便，异物感强等原因，现越来越多的患者考虑附着体固位的义齿修复。如何选择有利于组织保健的附着体，这是人们一直关注的问题。牟雁东等[19]通过三维有限元建立下颌双侧游离缺失模型，检测在垂直载荷作用下采用不同基牙数目时，缺牙区牙槽嵴的von Mises应力分布，显示牙槽嵴的高应力区主要位于缺牙区的近远中两侧，使用1颗基牙时，缺牙区牙槽嵴的高应力区面积较大，使用2颗、3颗基牙时，缺牙区牙槽嵴的整体应力有较大幅度的降低，高应力区范围缩小，应力分布趋于均匀。肖艳等[20]建立了下颌第二磨牙游离缺失的附着体义齿三维模型，分析了弹性附着体和刚性附着体义齿的应力分布，在垂直载荷下，弹性附着体剩余牙槽嵴应力峰值减小了50%，斜向载荷时，弹性附着体应力峰值仍有一定减少，可见弹性附着体固位的可摘局部义齿，更有利于保护剩余牙槽嵴。4结语剩余牙槽嵴的吸收是修复学的一大难题，应力与牙槽骨的吸收是研究的热点，但由于研究手段的限制，其具体机制还尚不明确，义齿修复如何减缓剩余牙槽嵴的吸收，更有利于组织保健，还需进一步的研究。希望通过对应力与牙槽骨吸收的机理的进一步研究，可以在基因、分子水平抑制牙槽骨吸收，开发更合理、科学的修复体。参考文献［1］Frost HM.The mechanostat:A proposed pathogenic mechanism of osteoporosis and the bone mass effects of mechanical and nonmechanical agents.Bone Mineral,1987：2-73.［2］Hara T,Sato T,Nakashima K,et al.Effect of occlusal pressure on the histopathological changes in denture supporting tissues.Oral Rehabil,1996：23-363.［3］Shintaro Nomura,Teruko Takan o-Yamamoto.Molecular events caused by mechanical stress in bone．Matrix Biology，2000,19:91-96．［4］Rubin J,Biskobing D,Fan X,et al.Pressure regulates osteoclast formation and MCSF expression in marrow culture.Cell Physiol,1997,170(1):81.［5］Kurata K,Uemura T,Nemoto 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