负荷改变对髁突骨上组织细胞及细胞外基质的影响——超微结构的研究

1、    负荷改变对髁突骨上组织细胞及 细胞外基质的影响超微结构的研究        摘要目的：检测髁状突骨上组织细胞及细胞外基质超微结构在负荷改变后的变化特点。方法：4只成年家兔在被拔除双侧下颌磨牙后1月和3月，用透射电镜的方法观察组织的表现。结果：细胞发生了不同程度的改建及退行性反应，如粗面内质网的扩张，线粒体肿胀，溶酶体增多等；基质中胶原原纤维的有序排列结构消失，胶原网受到破坏，同时蛋白多糖颗粒减少；基质中脂质小体及基质小囊等成分增多；负重区较非负重区的改变更显

2、著。结论：过重的负荷会超过组织的代偿能力，使细胞产生基质的能力下降，对细胞自身产生不利的影响，引起髁状突的弹性及抗压、抗磨擦等能力的下降。关键词下颌骨髁状突；超微结构；胶原；蛋白聚糖类；电子显微镜检查 The ultrastructure changes of cells and extracellular matrix in the supraosseous tissue of mandibular condyle following load changeDuan Xiaohong, Wang Huiyun.Dept. of Oral Anatomy and Physiology, Sto

3、matological College, Fourth Military Medical University, Xi'an, 710032AbstractObjective: To observe the ultrastructure changes of the supraosseous tissues of mandibular condyle following load change.Methods:The ultrastructure of supraosseous tissues of 4 adult rabbits were observed under transmi

4、ssion electron microscope 13 months after removal of the bilateral lower molars. Result:After removal of the bilateral lower molars, the remodeling and degenerative activities in different layers of the condyles increased, such as vesiculation of endoplasmic reticulum, distortion of mitochondria and

5、 increase of lysosome. Furthermore, the sequential arrangement of collagen fibrils was disturbed, the collagen network broke down and the proteoglycan granules decreased. The number of lipid globules and matrix vesicles increased. Load-bearing areas showed more changes than unload-bearing areas. Con

6、clusion:Overloading beyond the adaptive abilities of the tissue may cause a decrease of matrix's synthetic activity of the cells and degenerative changes of the ultrastructure of the cells and matrix.Key wordsMandibular condyle; Ultrastructure; Collagen; Proteoglycans; Electron microscopy近年来，采用扫

7、描电镜和透射电镜(transmission electron microscopy,TEM)方法对颞下颌关节疾病的研究取得了一些结果，但关于髁状突骨上组织细胞外基质(extracellular matrix,ECM)的研究甚少，尤其是在负荷改变对基质的影响方面。本研究采用拔除成年家兔双侧下颌磨牙的方法，间接造成关节负荷的加重，用TEM观察髁状突负重区和非负重区的骨上组织细胞及ECM在实验后1月和3月时的表现。1材料和方法8只成年家兔(本校实验动物中心提供)为实验对象，分为2组，每组中2只为实验动物，另外2只为对照，雌雄随机。实验动物在846合剂麻醉下拔除双侧下颌磨牙，实验动物和对照动物在相同条

8、件下喂养。2组动物全麻下取样，分别从左侧髁状突的前斜面和后斜面切取大小约1mm×1mm×3mm的骨上组织，30g/L戊二醛4条件下固定，0.1mol/L磷酸缓冲液冲洗，10g/L锇酸固定，冲洗后丙酮逐级脱水，混合液浸透，Epon812包埋，光镜下定位，制备超薄切片后，醋酸铀和柠檬酸铅双重染色，JEM2000EX透射电镜观察。右侧髁状突做常规HE染色，光镜观察。2结果2.1光镜结果对照组髁状突骨上组织分纤维表层、增殖层和软骨层。前斜面和后斜面相比，后者纤维层较厚，细胞成分多，增殖层连续，软骨细胞排列较为致密。3月组比1月组细胞成分较少，余无明显差异。1月组实验动物前斜面的增殖

9、层细胞稀疏，软骨细胞数减少。后斜面纤维层略增厚。3月时，实验动物的前斜面纤维层变薄，细胞排列紊乱，软骨层变薄，有软骨细胞丛形成，软骨下方可见到破骨细胞；后斜面的变化较前斜面轻。2.2电镜结果1对照组软骨细胞较圆，周围有半透明的薄带，内有PG颗粒和不成束的细丝，原纤维紧密排列环绕细胞(×4K)21月组关节表层成纤维细胞线粒体肿胀，细胞突起缩短，原纤维无明显成束现象(×10K)33月组退变的软骨细胞(×6K)3讨论以往的研究表明，多数磨牙缺失后，会增大关节的负荷，当超过组织的改建能力时，可导致髁状突组织的病理损伤1，本实验亦证实了这一点。TEM水平下，骨上组织各层细胞

10、的变化与其他学者所观察到的骨关节炎时的细胞变化基本一致24，有粗面内质网的扩张、线粒体的肿胀、溶酶体的出现等细胞退变、坏死的表现。近年研究表明，力学刺激对细胞影响的直接结果就是引起细胞形态的改变，其机理之一在于细胞内骨架结构的重新排列5。本实验观察到一些细胞内微丝数量增加，但分布区域的改变无明显规律。一些软骨细胞典型形态消失，其某些特征类似于成纤维细胞，胞周有较粗的胶原原纤维，故软骨细胞为适应新的负荷环境有可能向成纤维细胞转变。正常纤维表层中胶原原纤维为致密的平行于关节表面的纤维束，有助于保护髁状突抵抗功能活动中过度的磨损和撕裂6。实验后1月，成束的胶原原纤维减少，基质疏松；而3月组原纤维排列

11、紊乱，并有折断的现象以及残留的碎片，软骨细胞周围有序排列的纤维网结构也受到破坏。纤维结构的这些变化可能与压力刺激的方向和强度改变有关。体外实验表明，力学信号可通过许多精细的途径在细胞内传导，表现在细胞合成和分泌基质的能力改变7。本实验软骨细胞PCM的破坏，与软骨细胞退化后合成基质的能力减弱有关，PCM和ITM完整结构的破坏会影响软骨细胞的内部环境8，使之遭受不利影响。PG颗粒在增殖层细胞周围出现，表明该层细胞已具有合成软骨基质大分子的能力9。广泛分布的PG使软骨具有一定的弹性，软骨细胞受损时，合成PG的能力下降，故电镜下观察到PG颗粒明显减少。对照组肥大层基质中有少量的MV，与软骨的钙化有关1

12、0,11，病变后MV增多，沿胶原纤维沉积，在退化的软骨细胞周围也有分布，这与软骨降解中酶活动和软骨钙化程度增加有关2。光镜和电镜结果证实缺牙后前斜面的细胞和基质的变化较后斜面更显著，与前斜面为主要负重区有关。后斜面的组织变化是由于缺牙后，下颌的稳定性降低，发生移位，使后斜面的部分区域负重增大。综上可看出，当负荷超过组织的适应能力时，细胞自身的代谢活动改变，基质随之而相应的变化，但最终髁状突组织的抗压能力和弹性仍会降低。(特别感谢我校电镜室的李学荣、刘键、谷法有等各位老师的帮助。)作者单位：西安第四军医大学口腔医学院口腔解剖生理教研室710032参考文献1 Christen LV, Zieber

13、t GJ. Effects of experimental loss of teeth on the temporomandibular joint. J Oral Rehabili, 1986,13:5872 Lang TC, Zimny ML, Vijayagopal P. Experimental temporomandibular joint disc perforation in the rabbit. J Oral Maxillofac Surg, 1993,51(10):11153 谷志远，张震康，孙开华，等. 颞下颌关节紊乱综合征患者髁突与关节盘的电镜和光镜研究. 中华口腔医学

14、杂志，1991,26(1):184 尤志浩，罗宗赉，徐樱华，等. 偏侧咀嚼对大鼠下颌关节的影响. 华西口腔医学杂志，1987,5(4):2305 田卫. 内皮细胞中力学信号的传递与传导. 国外医学生物医学工程分册，1997,20(3):1366 Copray JC, Liem RS. Ultrastructural changes associated with weaning in the mandibular condyle of the rat. Acta Anat (Basel), 1989,134(1):357 张文涛，卢世壁. 力学刺激与软骨细胞培养. 国外医学生物医学工程分册，1

15、997,20(6):3488 Greco F, Specchia N, Falciglia F, et al. Ultrastructural analysis of the adaptation of articular cartilage to mechanical stimulation. Clinica Orthop Traumatol, 1992,18(3):3119 Livne E, Lewinson D, Dickson G, et al. Histochemical study of matrical components in the mandibular condyle of the neonatal mouse. Acta Anat, 1990,138(1):3210 Dreessen D, Halata Z. Age-related osteo-arthrotic degeneration of the temporom