骨合成代谢剂修复糖尿病损伤的小鼠牙槽骨：DMP1-Cre阳性细胞PTH1Rfl/fl信号的双重机制

《International Journal of Oral Science》：Bone anabolic agents repair alveolar bone damaged by diabetes in mice

　　

2型糖尿病（type 2 diabetes, T2D）是一种慢性代谢性疾病，对骨骼健康具有显著影响，包括口腔骨骼；其中牙槽骨（alveolar bone）因其高重塑率以及对全身代谢变化的敏感性而尤为容易受损。研究人员利用高脂肪饮食（high-fat diet, HFD）联合链脲佐菌素（streptozotocin, STZ）诱导的成熟T2D小鼠模型，研究了美国食品药品监督管理局（FDA）批准的骨合成代谢剂甲状旁腺激素（parathyroid hormone, PTH）和阿巴洛帕肽（abaloparatide, ABL）对牙槽骨的作用。在非糖尿病小鼠中，PTH与ABL同时刺激骨形成和骨吸收，导致牙槽骨量无净变化。相比之下，这些药物在T2D小鼠中选择性增加骨形成，而不进一步增强已经升高的骨吸收，从而实现牙槽骨净增长。这一合成代谢效应涉及骨细胞中硬化蛋白（sclerostin）和Dickkopf-1（Dkk-1）的抑制以及牙周膜（periodontal ligament, PDL）细胞中Wnt信号的激活。DMP1-Cre;PTH1R^fl/fl小鼠的研究表明，骨细胞PTH1R是PTH和ABL发挥合成代谢效应所必需的，但并非其促骨吸收效应所必需的。这些发现揭示了口腔骨重塑中PTH1R信号的双重机制，并提出了恢复糖尿病患者牙槽骨、改善牙齿存留及种植体骨整合的治疗策略。

2型糖尿病（type 2 diabetes, T2D）是以慢性高血糖、胰岛素抵抗和相对胰岛素缺乏为特征的慢性代谢性疾病，据2017年估计全球受累人数达4.62亿，预计2030年将升至7.1%。T2D不仅损害骨骼质量、增加骨折风险并延缓骨愈合，还显著加重口腔内牙槽骨的吸收，导致牙齿松动、活动度增加乃至脱落，而T2D患者罹患牙周炎的风险约为普通人群的三倍。甲状旁腺激素（parathyroid hormone, PTH）经PTH/PTHrP受体（PTH1R）发挥骨合成代谢作用，间歇给药可促进骨形成；阿巴洛帕肽（abaloparatide, ABL）作为PTH相关蛋白类似物同样激活PTH1R通路。然而，PTH及ABL能否在T2D背景下恢复牙槽骨、其分子机制如何以及介导效应的靶细胞身份均未明确，这正是本研究的出发点。

研究方法方面，研究人员采用HFD联合小剂量STZ建立稳定T2D小鼠模型（研究仅涉及动物模型，未纳入临床样本队列），以每日皮下注射方式给予PTH（100 μg/kg）或ABL（47.5 μg/kg）治疗4周，通过微型计算机断层扫描（micro-CT, μCT）定量骨体积分数（bone volume/total volume, BV/TV）与牙骨质-牙槽骨嵴距离（cementoenamel junction-alveolar bone crest distance, CEJ-ABC），结合H&E染色、抗酒石酸酸性磷酸酶（tartrate-resistant acid phosphatase, TRAP）染色、免疫荧光检测硬化蛋白、RUNX2（runt相关转录因子2）、组织蛋白酶K（Cathepsin K）、核因子κB受体活化因子配体（receptor activator of nuclear factor-κB ligand, RANKL）及骨保护素（osteoprotegerin, OPG）等标志物，并使用DMP1-8kb-Cre介导的条件性PTH1R敲除小鼠（DMP1-Cre;PTH1R^fl/fl）解析细胞特异性机制。

研究结果如下。PTH和ABL恢复T2D小鼠的骨量与牙槽骨高度：在非糖尿病小鼠中，PTH与ABL对BV/TV及总骨体积无明显净影响；而在T2D小鼠中，两者显著恢复骨量并将CEJ-ABC距离恢复至非糖尿病水平。PTH和ABL通过调节Wnt信号促进成骨：两者抑制骨细胞中硬化蛋白和Dickkopf-1（Dkk-1）表达，增加牙周膜细胞Tcf-1阳性及RUNX2阳性细胞，提示经典Wnt信号激活与成骨分化增强。PTH和ABL在T2D小鼠中不进一步刺激破骨细胞生成：在非糖尿病小鼠中，两者增加TRAP及Cathepsin K阳性破骨细胞，而在破骨细胞已病理升高的T2D小鼠中未进一步增加，故形成净骨量增加，该模式在牙槽骨-骨髓界面同样成立。DMP1-Cre阳性细胞PTH1R是合成代谢效应所必需：在DMP1-Cre;PTH1R^fl/fl小鼠中，PTH与ABL不再降低硬化蛋白、提高RUNX2和碱性磷酸酶（alkaline phosphatase, ALP）阳性骨面比例，也不再增加骨量。促骨吸收效应由DMP1-Cre阴性细胞介导：尽管DMP1-Cre阳性细胞缺乏PTH1R，PTH与ABL仍在非糖尿病敲除小鼠中刺激破骨细胞生成，伴随骨髓RANKL阳性细胞增加、OPG阳性细胞减少及RANKL/OPG比值升高。

讨论部分总结认为，PTH与ABL在T2D中的净合成代谢效应源于骨形成增强与骨吸收受制的共同作用；PTH抑制硬化蛋白的效力强于ABL，可能与其剂量较高及更持久的cAMP/PKA信号有关；骨细胞PTH1R信号在牙槽骨合成代谢中的依赖性强于股骨与脊柱部位；未来需采用氟标双标记动态组织形态计量学进一步验证。研究结论为：PTH和PTHrP类似物通过不同细胞靶点对牙槽骨重塑发挥双重效应——DMP1-Cre阳性细胞（主要为骨细胞）经Wnt信号介导骨形成与骨量增加，DMP1-Cre阴性骨髓细胞经RANKL/OPG调控驱动骨吸收，为优化糖尿病骨病的PTH通路靶向治疗及改善牙槽骨、提升牙齿稳定性和种植体骨整合提供了理论依据。该研究发表于《International Journal of Oral Science》。