综述:葡萄糖代谢在釉质形成中的作用

【字体: 时间:2025年06月06日 来源:Journal of Oral Biosciences 2.6

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  这篇综述系统阐述了葡萄糖代谢(GLUT/SGLT介导的摄取、糖原合成/分解、自噬)在釉质形成(amelogenesis)各阶段的核心作用,强调能量代谢通过调控成釉细胞(ameloblast)分化影响釉质矿化,揭示了线粒体OXPHOS、糖原分流(glycogen shunt)和自噬(ATG7依赖)等通路异常与釉质发育不全(hypoplasia)的关联。

  

葡萄糖代谢:釉质形成的能量密码

Abstract
细胞能量代谢通过调控成釉细胞谱系的分化行为,在釉质形成中发挥关键作用。葡萄糖代谢作为核心能量获取途径,其动态变化与釉质分泌期和成熟期的能量需求精确匹配,尤其糖原代谢和自噬的时空调控缺陷可导致釉质发育异常。

Introduction
硬组织形成需要极高的能量投入。成釉细胞在分泌期合成釉基质蛋白,成熟期通过钙泵(Ca2+
-ATPase)和钠钾泵(Na+
-K+
-ATPase)驱动矿化,其代谢特征呈现阶段性演变:从牙上皮干细胞(GLUT1依赖的糖酵解)到成熟期(OXPHOS主导)。值得注意的是,小鼠切牙中褶皱端成釉细胞(RA)与平滑端(SA)存在代谢异质性——RA依赖OXPHOS而SA偏好糖酵解,这种转换与钙信号协同调控釉质成熟。

Glucose transporters in amelogenesis
葡萄糖转运蛋白呈现严格的时空表达模式:

  • GLUT1:在增殖期顶端芽(apical bud)高表达,敲除会导致牙胚发育停滞
  • GLUT2:主导分泌期和成熟期能量供应
  • SGLT1/2:与钠钾泵共定位于成熟期成釉细胞,通过钠梯度主动摄取葡萄糖。糖尿病药物SGLT2抑制剂(如phloridzin)可能干扰釉质形成,提示临床用药需关注牙科副作用。

Glycogen shunt: 能量储备的精密调度
釉质形成中存在独特的"糖原分流"现象:前成釉细胞在分泌前大量累积糖原颗粒,通过糖原合成酶(glycogen synthase)激活和磷酸化酶(phosphorylase)上调实现快速能量释放。基因缺陷导致的糖原贮积症患者普遍出现釉质发育不全,印证该通路的关键性。

Autophagy: 能量与质量的双效调控
自噬相关蛋白ATG7在成釉细胞成熟期高表达,其缺失会引发:

  1. 釉质矿化缺陷(amelogenesis imperfecta)
  2. 衰老小鼠切牙顶端芽结构紊乱甚至成釉细胞瘤(odontoma)
    提示自噬不仅提供应急能量,还通过清除异常线粒体和表观遗传调控维持干细胞稳态。

Conclusions
釉质形成是能量代谢编程的典范:从糖酵解-OXPHOS转换、糖原动态调度到自噬监控,多层级代谢网络确保成釉细胞适应不同分化阶段的能量需求。该领域研究为理解釉质发育疾病(如低矿化症)提供了新视角,未来需关注代谢药物(如SGLT2抑制剂)对牙釉质的潜在影响。

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