TNF-α诱导骨细胞坏死性凋亡通过DAMPs释放促进正畸牙移动中破骨细胞生成及牙槽骨吸收的机制研究

本研究针对正畸牙移动(OTM)中牙槽骨吸收的调控机制，发现TNF-α通过诱导骨细胞坏死性凋亡(necroptosis)，释放损伤相关分子模式(DAMPs)促进破骨细胞生成。研究采用TNFRsKO小鼠模型和原代骨细胞培养，证实RIP3/MLKL通路激活是关键靶点，为OTM的生物学调控提供了新见解。

　　

在口腔正畸治疗中，牙齿移动依赖于牙槽骨的重塑过程——压力侧的骨吸收和张力侧的骨形成。这一过程的核心调控机制尚未完全阐明，尤其是骨细胞(osteocyte)作为机械应力感受器的作用。既往研究表明，肿瘤坏死因子-α(TNF-α)在正畸牙移动(OTM)中促进破骨细胞生成，但其通过何种细胞机制发挥作用仍不清楚。近年来，坏死性凋亡(necroptosis)作为一种新型程序性死亡方式被关注，其特征是细胞膜破裂释放促炎性损伤相关分子模式(DAMPs)，可能参与骨代谢调控。

为解决这一科学问题，日本东北大学的研究团队在《Scientific Reports》发表研究，首次揭示TNF-α通过诱导骨细胞坏死性凋亡增强OTM中破骨细胞活性的分子机制。研究采用野生型(WT)和TNF受体双敲除(TNFRsKO)小鼠建立OTM模型，结合透射电镜(TEM)观察细胞死亡形态，通过免疫荧光检测坏死性凋亡标志物p-RIP3/p-MLKL，并利用原代骨细胞条件培养基分析其对破骨细胞分化的影响。

主要技术方法包括：1) 镍钛(Ni-Ti)弹簧建立小鼠OTM模型；2) 从Dmp1-Topaz转基因小鼠通过流式分选(FACS)获取高纯度原代骨细胞；3) 采用TSZ(TNF-α+SM-164+zVAD)诱导骨细胞坏死性凋亡；4) TRAP染色定量破骨细胞；5) 免疫荧光定位p-RIP3/p-MLKL表达。

研究结果
1. OTM过程中压力侧骨细胞发生死亡
时间进程分析显示，野生型小鼠在OTM第6天压力侧骨细胞死亡比例达峰值(43.5%)，TEM观察到凋亡、坏死细胞及空骨陷窝共存。破骨细胞数量从第6天开始显著增加，提示骨细胞死亡早于破骨细胞活化。

2. TNF-α诱导骨细胞坏死性凋亡
TNFRsKO小鼠压力侧骨细胞死亡减少60%，免疫荧光证实WT小鼠压力侧骨细胞高表达p-RIP3/p-MLKL，而TNFRsKO组几乎检测不到。体外实验显示TSZ处理原代骨细胞6小时后p-RIP3/p-MLKL阳性率最高，可被Nec-1(RIP1抑制剂)、GSK872(RIP3抑制剂)和NSA(MLKL抑制剂)阻断。

3. 坏死性凋亡骨细胞条件培养基促进破骨生成
使用TNFRsKO小鼠来源的破骨前体细胞排除TNF-α直接作用，发现坏死性凋亡骨细胞上清使TRAP⁺多核细胞增加2.3倍，提示DAMPs等因子参与调控。

结论与意义
该研究首次阐明TNF-α-RIP3/MLKL通路介导的骨细胞坏死性凋亡是OTM中牙槽骨吸收的关键机制。坏死性凋亡骨细胞释放的DAMPs形成"无菌性炎症"微环境，通过旁分泌方式增强破骨细胞分化。这一发现不仅深化了对OTM生物学机制的理解，还为开发靶向坏死性凋亡的新型正畸辅助疗法（如局部应用MLKL抑制剂）提供理论依据。研究创新性地将细胞死亡模式与骨代谢调控相联系，为骨改建相关疾病（如关节炎、骨质疏松）的治疗策略带来启示。