胶原降解标志物CTSK在高应力正畸牙移动中诱导牙龈退缩的机制研究

针对正畸治疗中常见的牙龈退缩问题，研究人员通过动物实验和临床研究，探讨了组织蛋白酶K（CTSK）在胶原降解中的作用。研究发现高应力正畸力显著降低牙龈厚度和高度，CTSK表达上调与牙龈退缩密切相关。该研究为临床防治正畸后“黑三角”等并发症提供了新靶点。

　　

论文解读

正畸治疗在改善牙齿排列的同时，常伴随牙龈退缩这一棘手并发症。传统观点认为牙龈退缩主要与骨吸收相关，但越来越多的证据表明，牙龈结缔组织中胶原纤维的降解可能扮演更关键的角色。胶原作为牙龈组织的主要结构蛋白，其异常降解会导致牙龈高度和厚度的减少，形成令人困扰的“黑三角”，不仅影响美观，还可能引发牙齿敏感和根面龋等问题。尽管临床观察发现高应力正畸力更容易导致牙龈退缩，但其分子机制尚不明确。

针对这一临床难题，中南大学湘雅医院的研究团队创新性地将目光投向组织蛋白酶K（Cathepsin K, CTSK）——一种在骨吸收中已知发挥重要作用，但牙龈组织中功能尚未明确的半胱氨酸蛋白酶。研究人员通过整合小鼠模型、单细胞测序技术和临床样本分析，首次系统揭示了CTSK作为胶原降解标志物在高应力正畸牙移动（Orthodontic Tooth Movement, OTM）诱导牙龈退缩中的关键作用。这项开创性研究发表在《International Dental Journal》上，为临床防治正畸相关牙龈退缩提供了新的分子靶点和理论依据。

研究采用多组学技术联用的策略：通过分析GSE201108和GSE152042单细胞RNA测序数据，明确CTSK在人和小鼠牙龈成纤维细胞中的特异性表达；建立30cN（轻力）和90cN（高力）两种应力水平的C57BL/6小鼠OTM模型；采用Masson染色测量牙龈高度（GH）和厚度（GT）；使用CTSK抑制剂Odanacatib（ODN）进行干预；收集12例正畸患者（6例健康牙龈，6例牙龈退缩）的龈沟液（GCF）进行RT-qPCR分析。

单细胞RNA-seq和RNA-seq揭示CTSK在牙周炎牙龈组织中的表达特征
分析显示，在小鼠和人类牙龈组织中，CTSK特异性高表达于成纤维细胞。牙周炎组织中CTSK+成纤维细胞比例显著增加，且CTSK相关基因显著富集于“胶原代谢过程”等通路，提示其可能参与牙龈结缔组织重塑。

小鼠OTM模型中正畸力对牙龈高度和厚度的影响
高应力组（90cN）小鼠近中牙龈高度和厚度显著降低（P<0.005），而轻力组（30cN）变化不显著，证实应力大小与牙龈退缩程度直接相关。

OTM牙龈退缩过程中CTSK的表达
免疫荧光显示，牙龈退缩区域总细胞数减少但CTSK+细胞数显著增加（P<0.0005），提示CTSK可能通过降解细胞外基质导致组织萎缩。

CTSK抑制对OTM牙龈退缩的影响
ODN处理组较DMSO对照组显著减少CTSK+细胞（P<0.0001），并缓解牙龈高度和厚度的降低，证实CTSK在牙龈退缩中的因果作用。

正畸患者GCF中CTSK mRNA表达
牙龈退缩患者GCF中CTSK mRNA表达显著高于健康组（P<0.05），为临床诊断提供了潜在生物标志物。

研究结论创新性地提出：CTSK通过介导牙龈胶原降解参与高应力OTM诱导的牙龈退缩，其抑制剂ODN可部分逆转这一过程。这一发现突破了传统“骨吸收中心论”的认知局限，将研究视角拓展至软组织重塑领域。临床意义在于：①为预测正畸相关牙龈退缩提供GCF生物标志物；②提示控制正畸应力大小的重要性；③开创性地提出CTSK抑制剂作为潜在治疗策略。未来研究需进一步明确CTSK上游调控机制，并探索其在薄龈生物型患者中的特异性作用，为个性化正畸治疗方案的制定提供更精准的理论支撑。