口腔骨再生中氧化应激的调控机制与ROS调节生物材料策略

针对口腔骨缺损修复中氧化应激失衡导致修复受阻的难题，研究人员系统探讨了活性氧(ROS)在口腔骨代谢中的双重作用机制，提出基于酶模拟和直接清除策略的ROS调节生物材料设计框架，为口腔骨再生提供了精准调控氧化还原平衡的新思路，具有重要临床转化价值。

　　

口腔骨组织（包括颌骨和牙槽骨）的缺损修复是口腔医学领域的核心挑战。创伤、炎症和手术切除常导致这类缺损，而传统自体骨移植存在供区并发症等问题。虽然功能性生物材料为组织再生带来希望，但植入后的免疫反应会诱发活性氧(ROS)生成，加之口腔开放环境易导致氧化还原失衡，造成ROS积累并损害修复效果。这促使研究人员探索ROS调节生物材料，以恢复氧化还原平衡并促进骨再生。

研究团队通过系统分析口腔骨独特的生理病理特征，揭示了氧化应激与骨缺损的相互作用机制。他们发现，相比其他骨骼，口腔骨因长期咀嚼负荷具有更高的代谢率和骨重塑活性，成骨细胞(OBs)和破骨细胞(OCs)的协同作用维持骨稳态。活跃的线粒体呼吸链和氧化酶激活导致ROS水平升高，而抗氧化酶系统如超氧化物歧化酶(SOD)和谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)则努力维持这种微妙平衡。研究还阐明了ROS在骨髓间充质干细胞(MSCs)分化、OB活化和骨基质矿化等关键过程中的"双刃剑"作用——生理浓度ROS促进修复信号通路激活，但过量ROS会抑制成骨分化并诱导细胞凋亡。

为开展研究，作者团队采用了文献系统检索策略，从Web of Science和Google Scholar等数据库获取相关研究，关键词包括"氧化应激"、"活性氧(ROS)"、"骨再生"和"口腔骨"等。他们重点分析了ROS调节生物材料的作用机制，将其分为酶催化材料和直接ROS清除材料两大类，并评估了各类材料在口腔骨修复中的应用效果。

研究结果部分，作者首先通过"口腔骨骨形成与吸收的独特模式"阐明了高代谢率口腔骨中ROS的动态平衡机制。随后在"骨形成"章节证实：MSCs的成骨分化受ROS双向调控，适当水平ROS通过Wnt/β-catenin等通路促进分化，但过量ROS会阻断PI3K/AKT通路并触发自噬；OBs中叉头框O(FOXO)家族转录因子通过增强抗氧化酶表达刺激骨形成，但氧化应激可通过磷酸化AKT和ERK抑制FOXO活性。

在"骨吸收"部分，研究显示口腔破骨细胞更易受ROS影响，受体激活核因子κB配体(RANKL)/骨保护素(OPG)比例变化是关键调节点。ROS通过触发髓系细胞表达受体(TREM2)等通路增强破骨细胞活性，而Th17细胞产生的白细胞介素17(IL-17)在牙周炎骨破坏中起重要作用。

关于"ROS调节生物材料的应用"，研究详细评述了两类材料：酶催化材料包括天然酶(如过氧化氢酶CAT)和模拟酶(如二氧化铈CeO₂纳米酶)，后者通过Ce³⁺/Ce⁴⁺氧化还原循环清除ROS；直接清除材料则包括基于多酚(如表没食子儿茶素没食子酸酯EGCG)、导电性(如聚苯胺)和ROS敏感键(如苯硼酸)的材料。这些材料通过不同机制调控ROS水平，有效促进了口腔骨再生。

研究结论强调，ROS调节生物材料通过精确控制氧化还原平衡，为口腔骨再生提供了创新解决方案。特别是针对口腔特殊环境设计的材料，如具有双向调节功能的Ce6@CeO₂纳米复合材料，既能通过光动力疗法(aPDT)产生ROS杀菌，又能清除残余ROS减轻炎症，展现出良好的临床应用前景。该研究不仅填补了口腔骨ROS调控理论的空白，还为开发靶向生物材料提供了系统框架，对克服关键性口腔骨缺损修复难题具有重要意义。