吲哚美辛和塞来昔布非甾体抗炎药作用下牙釉质的生物矿化

作者：冯磊 北京积水潭医院

本研究的目的是探讨非甾体抗炎药对牙釉质生物矿化的影响。使用60只C57Bl6雄性小鼠，将其分为三组：塞来昔布（n = 20） 或吲哚美辛（n = 20） 治疗28天或未接受药物治疗（对照组，n = 20). 目视检查和微计算机断层扫描用于分析牙釉质形态。扫描电子显微镜-能量色散X射线和努氏显微硬度测试分别用于量化化学元素含量（Ca、P、C、O）和釉质显微硬度。收集组织，通过免疫组织化学、原位酶谱和间接免疫荧光法研究金属蛋白酶-20、转录因子Runx2、牙本质唾液蛋白和环氧化酶-2酶的合成、活性或核移位。吲哚美辛和塞来昔布治疗可降低牙釉质中的钙和磷含量、显微硬度和矿物质密度。用非甾体抗炎药治疗导致金属蛋白酶-20的积累，牙釉质基质中的酶活性总体增加，而这些药物抑制转录因子Runx2的合成。有趣的是，吲哚美辛抑制Runx2向细胞核的易位，而塞来昔布则没有。这些发现表明，非甾体抗炎药会影响牙釉质的生物矿化，如果在牙齿形成和矿化期间使用，可能会导致牙釉质缺陷。
牙釉质缺损（DED）可分为定性和定量。定性缺陷是指釉质矿化不足，釉质仍保持正常厚度，但釉质矿化有缺陷，表现为弥漫或界限分明的白色至黄色至棕色不透明。另一方面，定量缺陷被称为牙釉质发育不全，其特征是牙釉质厚度减少。DED的病因是多因素,人们普遍认为系统性、遗传性和环境因素可能涉及。
成釉是形成牙釉质的过程，牙釉质是一种由无机矿化基质（约95wt%）组成的坚硬结构。成釉可分为以下阶段：形态发生、分化、分泌、成熟和保护。据推测，DED发生在成釉的分泌阶段，即蛋白质（如成釉蛋白）沉积在基质中，起到引导晶体形成的作用的阶段，也发生在成熟阶段，在成熟阶段中，通过金属蛋白酶-20（MMP-20）等酶的作用去除有机物含量，其中发生生物矿物含量沉积4。釉质形成是一个复杂的过程，包括具有重要功能的成分的存在，从而使牙釉质能够正确形成。
MMP-20是一种存在于牙釉质细胞外基质中的酶，在基质分泌的早期阶段发现。这种酶的突变与成釉不全的发生有关。它的主要已知功能是降解基质蛋白，从而用生物矿物含取代蛋白质占据的空间。另一方面，Runx2转录因子因参与骨骼发育而闻名，该因子的突变与颅裂发育不良有关，颅裂发育异常是一种以颅囟连接延迟、锁骨发育不全和牙齿异常为特征的疾病，如多生牙和牙齿发疹延迟。关于牙齿发育，Runx2将与调节牙釉质基质蛋白的积累和KLK4（一种存在于牙齿分泌和矿化阶段的酶）的合成有关，其具有降解基质酶的主要功能DSPP（牙本质唾液磷蛋白）是在牙本质形成过程中合成的蛋白质。DSPP缺乏或突变与III型牙本质发育不全症的发生有关，这种情况可导致牙本质厚度减少和牙髓腔增加。DSPP是一种大蛋白，被裂解并产生DSP（牙本质唾液蛋白）和DPP（牙本质磷蛋白）。
此外，已知损害成釉阶段的内源性和外源性因素可能导致DED的发生。广泛研究了在生命的前3年发生的牙釉质发育过程中使用药物的影响。非甾体抗炎药是一类常用于儿童的药物，用于治疗炎症过程。非甾体抗炎药的抗炎作用是由于环氧合酶（COX）的抑制，它可以是选择性的，也可以是非选择性的。非选择性抑制剂如吲哚美辛通过抑制COX-1和COX-2起作用。否则，塞来昔布是一种选择性抑制剂，可抑制COX-2。
了解这些蛋白质和酶在牙齿生物矿化过程中的功能和可能参与，目的是确定非甾体抗炎药（NSAIDs）和DED之间的可能关系。本研究旨在探讨在牙釉质生物矿化过程中使用非甾体抗炎药引起的细胞效应，以了解牙釉质缺陷发生的机制。
在这项研究中发现，非甾体抗炎药（通常为儿童处方的药物）会损害对牙釉质生物矿化重要的蛋白质和酶的合成和核移位。这些发现揭示了这些药物可能与牙釉质缺陷的病因有关的可能性。DEDs是由于成釉过程中牙基质分泌期间的变化而发生的，其严重程度将根据出现任何扰动的时期而变化。
MMP-20是一种存在于牙釉质细胞外基质中的酶，负责有机基质的降解，为羟基磷灰石晶体的生长和矿物质含量的沉积提供空间。对照组MMP-20低表达。在用吲哚美辛或塞来昔布（COX-223的选择性抑制剂）治疗的组中，观察到MMP-20的高表达。基于这一结果，推测MMP-20缺乏可能单独导致矿化质量的变化和釉质缺陷的原因。
据报道，与没有MMP-20突变的动物组相比，MMP-20基因突变的动物在羟基磷灰石晶体中的有机物含量更高。由此得出结论，矿化过程中MMP-20的缺失可导致羟基磷灰石晶体中釉原蛋白的积累。晶体中这些蛋白质的存在阻碍了它们的膨胀过程，最终它们会变小。在另一项研究中，研究了MMP-20在成熟期正常表达的动物与未表达MMP-20的动物的釉质特征的差异。据报道，与正常釉质相比，在没有酶的组中，釉质硬度较低，矿物质含量较低，水和蛋白质含量较高。另一方面，据报道，MMP-20在前成釉细胞中的积聚是导致釉质缺损的原因。