牙本质中可溶性磷蛋白对抑制脱矿牙本质再矿化的作用

牙本质中可溶性磷蛋白对抑制脱矿牙本质再矿化的作用

【摘要】　目的研究去除牙本质中可溶性磷蛋白后对进一步再矿化的影响,帮写医学论文了解磷蛋白在牙本质矿化中的作用机制。方法　用EDTA脱矿法去除牙本质中的固有可溶性磷蛋白,获得脱矿的牙本质籽晶,进行再矿化实验,并与以正常牙本质和乙酸脱矿法(可保留可溶性磷蛋白)获得的牙本质再矿化过程对照。实验应用等组分晶体生长体系,记录再矿化过程添加液体积随时间的增加量,以计算再矿化速率。结果　经EDTA脱矿0·5 h及2 h的牙本质籽晶的再矿化速率比正常牙本质粉明显增快,在200 min时观察到的速率增加可超过100%,而脱矿5 h和10 h以及所有乙酸脱矿牙本质籽晶的再矿化速率均较正常未脱矿籽晶慢。结论　牙本质固有的可溶性磷蛋白具有抑制脱矿牙本质再矿化的作用。

【关键词】　磷蛋白类;　牙再矿化;　晶体

研究已经证明牙本质磷蛋白(dentin phosphateprotein, DPP)是牙本质形成过程中的调节蛋白,但对其作用机制尚不明了。有研究表明,在牙本质脱矿过程中,有可溶性DPP的释放[1],而去除可溶性DPP有可能促进脱矿牙本质再矿化[2]。由于特殊的分子结构和高磷含量,DPP极有可能通过抑制晶体的表面反应性,发挥调节晶体生长方向和生长时机的作用。我们根据以往学者的经验[2],以EDTA法去除牙本质中的固有可溶性磷蛋白,利用等组分晶体生长体系观察其对于再矿化过程的作用,以期了解可溶性磷蛋白的可能作用机制。

资料和方法

1·实验材料:

(1)正常牙本质籽晶:取自人牙根部牙本质,经粉碎、过滤、干燥、恒重,测定粉末的比表面积。

(2)脱矿牙本质籽晶(去除可溶性磷蛋白):根据Clarkson等[2]1991年的研究,采用0·5 mol/LEDTA脱矿可以去除牙本质中的可溶性磷蛋白。正常牙本质粉分别经0·5 mol/L EDTA脱矿0·5、2、5、10 h,然后经洗涤、过滤、干燥、恒重、测定比表面积。

(3)脱矿牙本质籽晶:正常牙本质粉分别经0·1mol/L乙酸脱矿0·5、2、5、10 h,然后经洗涤、过滤、干燥、恒重、测定比表面积。

2·实验设备:等组分晶体生长体系。具体实验方法及原理参见文献[3]、[4]。

3·再矿化实验的条件:温度(T)=(37·0±0·5)℃;pH=7·00±0·03;再矿化工作液中Ca2+=1·5 mmol/L,PO3-4=0·9 mmol/L:离子强度(IS)=0·15 mol/L;饱和度(δ) = 5·23。添加液A含Ca2+,B含PO3-4和OH。

4·观察方法: E625型动力学反应自动记录仪自动记录反应过程中添加液体积的变化,分别绘制添加液体积及反应速率随时间变化的曲线。

结果

一、EDTA脱矿牙本质籽晶与正常牙本质籽晶再矿化过程的比较图1为EDTA脱矿牙本质籽晶再矿化速率动力学曲线。可见EDTA脱矿0·5及2 h的牙本质籽晶的再矿化速率比未脱矿的正常牙本质粉明显增快,在200 min时增加的幅度达100%以上,而EDTA脱矿5和10 h的牙本质籽晶的再矿化速率则明显小于正常未脱矿的牙本质籽晶。

二、乙酸脱矿牙本质籽晶与正常牙本质籽晶再矿化过程的比较图2为乙酸脱矿牙本质籽晶再矿化动力学曲线图。可见乙酸脱矿不同时间牙本质籽晶再矿化速率均比正常未脱矿牙本质籽晶小,且随脱矿时间增加而更小。对乙酸脱矿10 h的籽晶,观察了大约41 h,未见明显的再矿化生长过程。

讨论

根据以往的经验,使用EDTA脱矿可以去除牙本质中的可溶性DPP,而使用乙酸脱矿则不会溶解任何形式的DPP[2]。利用两种不同脱矿方法制备的籽晶进行再矿化速率研究,其差异可能为可溶性磷蛋白的存在所致。

本研究表明,经EDTA脱矿乙酸脱矿时间对牙本质籽晶再矿化的作用0·5 h和2 h的牙本质籽晶的再矿化速率比正常未脱矿牙本质粉快,而乙酸脱矿牙本质籽晶的再矿化速率小于正常未脱矿牙本质粉。这提示了牙本质中可溶性磷蛋白具有抑制晶体再矿化的作用。这种作用可能来自于DPP与HAP晶体表面结合后,其二级结构变为β片层样结构,这种结构可以部分覆盖分子表面,使晶体生长受到抑制[5]。因此将其去除可以起到促进脱矿再矿化的作用。Clarkson等[6]1998年在根面龋的研究中观察到类似现象。

本研究还发现,过长的脱矿时间也会使再矿化过程受到抑制。釉质和牙本质脱矿过程中,矿物损失值与脱矿时间呈正相相关关系[7]。研究已经证明,牙本质的再矿化是由残余晶体生长引发的[8,9],残余晶体的量决定着再矿化的整体速率[10]。本研究对DPP再矿化中作用的探讨,旨在为利用磷蛋白作为矿物促进剂(盖髓剂)的应用提供借鉴。近年来国际上对DPP在牙本质矿化中的生物学作用的研究取得了重要进展,基本点包括4个方面:①矿化早期,磷蛋白有诱导成核的作用,但其浓度需求非常低,时间非常短;②矿化中期,磷蛋白附着在已成核的结晶表面,控制矿物生长速率、生长方向和矿物的结构;③矿化成熟阶段,在金属酶的作用下,附着在初步矿化的牙本质表面的DPP解吸附、降解,降解后的磷酸根离子增加了局部的矿物饱和度,参与继续矿化过程;④牙本质矿化成熟后,又有新的磷蛋白附着在成熟晶体表面,矿化活动停止。在体内,磷蛋白通过吸附、解吸附、降解等活动调控牙本质的矿化。所有上述活动均为基因调控,按照固有的空间和时间表达[11,12]。而在体外的晶体生研究中,如果没有严格、特定条件的控制,磷蛋白所表现的主要是对矿物结晶的抑制作用,这提示在对磷蛋白的应用研究中,应充分考虑到磷蛋白的这些基本特点。

参考文献

1 帮写医学论文McCurdy SP, Clarkson BH, Speirs RL, et al. Phosphoproteinextraction from the dentine/cementum complex of human toothroots. Arch Oral Biol, 1990, 35:347-357.

2 Clarkson BH, Feagin FF, McCurdy SP, et al. Effects ofphosphoprotein moieties on the remineralization of human rootcaries. Caries Res, 1991, 25: 166-173.

3 陈万春. HAP和牙釉晶溶解动力学的等组分方法研究.硅酸盐学报,1988,16:523-529.

4高学军,刘志萍,刘道丹,等.牙釉质脱矿动力学研究.中华口腔医学杂志 ,1996 ,31:51-52.

5 Fujisawa R, Kuboki Y. Conformation of dentin phosphophorynadsorbed on hydroxyapatite crystals. Eur J Oral Sci, 1998, 106(Suppl 1):249-253.

6 Clarkson BH, Chang SR, Holland GR. Phosphoprotein analysis ofsequential extracts of human dentin and the determination of thesubsequent remineralization potential of these dentin matrices.Caries Res, 1998, 32: 357-364.

7 Herkstroter FM, Witjes M, Arends J. Demineralization of humandentine compared with enamel in a pH-cycling apparatus with aconstant composition during de-and remineralization periods. CariesRes, 1991, 25:317-322.

8 Ritchie HH, Pinero GJ, Hou H, et al. Molecular analysis of ratdentin sialoprotein. Connect Tissue Res, 1995, 33:73-79.

9 Kawasaki K, Ruben J, Stokroos I, et al. The remineralization ofEDTA-treated human dentine. Caries Res, 1999, 33: 275-280.

10 Heilman JR, Jordan TH, Warwick R, et al. Remineralization ofroot surfaces demineralized in solutions of differing fluoride levels.Caries Res, 1997, 31: 423-428.

11 Boskey AL. Matrix proteins and mineralization: an overview.Connect Tissue Res, 1996, 35:357-363.

12 Satoyoshi M, Kawata A, Koizumi T, et al. Matrixmetalloproteinase-2 in dentin matrix mineralization. J Endod, 2001, 27:462-466.