TGF-β1通过调控ZBTB16抑制牙周膜成骨分化的机制研究及其在牙周组织稳态中的意义

本研究针对牙周膜（PDL）细胞在TGF-β1调控下成骨分化的分子机制展开，首次揭示锌指蛋白ZBTB16作为TGF-β1下游靶点介导地塞米松（DEX）诱导的成骨抑制。通过RNA测序、siRNA敲降及大鼠正畸牙移动模型，证实TGF-β1-ZBTB16轴通过抑制碱性磷酸酶（ALP）活性和矿化结节形成维持PDL非矿化稳态，为牙周疾病和牙槽骨再生治疗提供新靶点。

　　

牙周组织稳态的维持是口腔医学领域的核心科学问题。牙周膜（Periodontal Ligament, PDL）作为介于牙槽骨和牙骨质之间的特殊结缔组织，其独特的非矿化特性与成骨潜能之间的平衡机制尚未完全阐明。既往研究表明，转化生长因子-β1（TGF-β1）在PDL细胞功能调控中具有双重作用：既能促进祖细胞增殖，又抑制矿化进程，但这种看似矛盾的现象背后的分子机制始终是未解之谜。更关键的是，在正畸治疗、牙周炎等临床场景中，如何精准调控PDL细胞的成骨分化以避免牙根吸收或异常骨粘连（ankylosis），一直是困扰研究人员的难题。

针对这一科学瓶颈，韩国全南国立大学（Chonnam National University）牙科学院的研究团队在《International Dental Journal》发表了创新性成果。研究人员通过系统的体外实验和大鼠模型，首次揭示锌指蛋白ZBTB16作为TGF-β1调控PDL细胞成骨分化的关键效应分子，阐明了TGF-β1-ZBTB16信号轴在牙周组织稳态维持中的核心作用。

研究主要采用四大关键技术：1）从正畸拔除的健康前磨牙中分离人PDL、牙髓和牙龈原代细胞进行体外培养；2）通过RNA测序和生物信息学分析筛选地塞米松（DEX）诱导的差异表达基因；3）采用siRNA敲降、重组TGF-β1处理和TGF-β受体抑制剂SB431542干预等功能实验；4）建立大鼠正畸牙移动模型，通过实时定量PCR（qRT-PCR）和免疫荧光进行体内验证。

研究结果

人类PDL细胞具有高成骨潜能但受TGF-β1调控

比较研究发现，人PDL细胞的碱性磷酸酶（ALP）活性显著高于皮肤成纤维细胞、牙髓和牙龈细胞，而TGF-β1基础表达较低。DEX处理可显著上调成骨标志物（ALP、I型胶原Col1A2、骨桥蛋白OPN），但重组TGF-β1能剂量依赖性地抑制这种成骨诱导效应，且该抑制可被SB431542逆转。

ZBTB16是DEX诱导成骨的关键介质

RNA测序发现ZBTB16是DEX处理组最显著上调的基因之一。功能实验证实，ZBTB16敲降导致ALP活性和矿化结节形成减少50%以上，且DEX对ZBTB16的诱导呈时间和剂量依赖性。

TGF-β1通过抑制ZBTB16发挥作用

重组TGF-β1处理可剂量依赖性抑制DEX诱导的ZBTB16表达，而SB431542则显著增强ZBTB16水平。值得注意的是，ZBTB16敲降并不影响TGF-β1的表达模式，提示ZBTB16位于TGF-β1信号下游。

正畸牙移动模型中ZBTB16与TGF-β1的空间互斥表达

在大鼠模型中，张力侧（成骨区）PDL细胞高表达ZBTB16而低表达TGF-β1，压缩侧（骨吸收区）则呈现完全相反的模式。qRT-PCR显示正畸第1天ZBTB16上调伴随TGF-β1下调，第6天恢复基线水平。

这项研究首次建立TGF-β1-ZBTB16信号轴在PDL细胞成骨分化中的调控网络，为理解牙周组织稳态维持提供了全新视角。临床意义上，该发现为开发靶向干预策略提供了理论依据：在需要促进牙槽骨再生的场景（如牙周炎治疗）中，可考虑联合使用DEX与TGF-β抑制剂；而在需防止异常骨粘连（如正畸治疗）时，则可利用TGF-β1的天然抑制作用。研究还创新性地提出ZBTB16作为骨形态发生蛋白（BMP）非依赖性成骨通路的关键节点，为组织工程提供了新的分子靶标。

值得注意的是，作者特别强调TGF-β信号的复杂性——其效应具有细胞类型、时空特异性和剂量依赖性特点。这提示未来研究需开发更精准的调控手段，例如基于ZBTB16启动子特异性的基因编辑策略，或开发靶向PDL细胞的特异性TGF-β1缓释系统。该成果不仅为牙周疾病治疗开辟新思路，对理解其他韧带-骨界面疾病（如强直性脊柱炎）的发病机制也有重要启示。