牙本质是构成牙齿的重要组成部分,具有承担咀嚼压力、保护牙髓、传导感觉等作用。而牙本质这些生理机械功能的实现,尤其是对感觉的传导,依赖于规则有序排列的管状牙本质。牙胚发育过程的钟状期,在内釉上皮的诱导下,牙乳头外层的细胞退出细胞周期,细胞明显伸长,细胞核移向远离基底膜的一侧,而在靠近基底膜的一侧形成成牙本质细胞突,细胞器呈不对称分布,建立细胞极性,分化为具有分泌功能的成熟的成牙本质细胞。成熟的成牙本质细胞可通过细胞突分泌基质并进一步矿化形成牙本质。细胞极性是指细胞形态及内容物沿一个或多个轴向非对称分布。细胞逐渐形成极性的过程称为细胞极化。成牙本质细胞的极化是其分化过程中重要一环,这标志着细胞在形态和功能上的改变,是牙本质有序形成的基础。只有形成了有序的牙本质,牙本质液和神经纤维才能充填到排列规则的牙本质小管内,使牙齿具有感受刺激等生理功能;此外,牙本质的管状结构还为整个牙齿提供了更强的机械支持。因此,成牙本质细胞的极化对牙本质的有序形成,及其后牙齿功能的正常行使,具有重要意义。多种信号通路参与了成牙本质细胞的分化和牙本质的形成,其中,骨形成蛋白(bone morphogenetic protein,BMP)信号通路的作用至关重要。条件性敲除(Osr2-Cre)BMP信号通路中的Smad4基因,小鼠可出现下颌磨牙成牙本质细胞分化受阻、牙本质形成紊乱的表型。而在BMP信号通路中,Ⅰ型BMP受体起着关键性的信号转导作用。活化蛋白A受体1(activin A receptor 1,ACVR1)是Ⅰ型BMP受体的一种。在小鼠神经嵴细胞中敲除Acvr1,小鼠出现多种颅颌面畸形的表型。本课题组的前期研究表明,ACVR1表达于牙源性间充质。通过Osterix-Cre在小鼠牙源性间充质中敲除Acvr1,会导致出生后21天的小鼠下颌切牙牙本质形成缺陷。但关于ACVR1在成牙本质细胞极化及其在牙本质形成等方面的具体作用,目前仍不明确。为进一步探究ACVR1在成牙本质细胞极化及牙本质形成中的作用,我们通过Cre-LoxP系统,建立了在牙源性间充质中特异性(Osterix-Cre)敲除Acvr1基因的小鼠模型。取Osterix-Cre;Acvr1 fx/-基因型的新生小鼠为实验组,同窝Osterix-Cre;Acvr1 fx/+基因型的新生小鼠为对照组。取实验组及对照组小鼠头部标本,石蜡包埋切片后,通过HE染色观察小鼠下颌切牙牙本质的形成和成牙本质细胞形态;天狼星红染色观察下颌切牙牙本质胶原排列;免疫荧光染色检测高尔基体(GM130)在下颌切牙成牙本质细胞中的定位。HE染色结果显示,与对照组相比,实验组小鼠下颌切牙牙本质形成缺陷,牙尖处可见骨样牙本质;切牙颈环处的成牙本质细胞为多角形,切牙中段、牙本质初形成处,成牙本质细胞为柱状、具有细胞极性,这两处均与对照组结果相似,但在切牙牙尖处,部分成牙本质细胞呈多角形,丧失细胞极性。天狼星红染色结果显示,相较对照组,实验组小鼠切牙牙尖处胶原排列紊乱。GM130免疫荧光染色结果显示,实验组小鼠切牙近牙尖处成牙本质细胞中高尔基体-细胞核相对位置发生改变。综上,Ⅰ型BMP受体ACVR1参与成牙本质细胞极化并促进牙本质的有序形成,在调控牙本质形成中具有重要作用。