在纽约大学牙科学院的研究人员领导的研究中，ORAI1基因的突变 - 在人类患者和小鼠中进行研究 - 导致牙釉质细胞中钙的流失并导致牙釉质矿化缺陷。
该研究于4月23日发表在Science Signaling上，将ORAI1鉴定为钙内流的主要蛋白，并揭示了钙内流影响牙釉质细胞功能和牙釉质形成的机制。
钙对许多细胞功能至关重要，包括矿化牙齿和骨骼。钙通过ORAI蛋白进入细胞，ORAI蛋白在细胞质膜中形成孔，使钙在激活时流入。
纽约大学牙科学院基础科学和颅面生物学副教授，该研究的资深作者罗德里戈拉克鲁兹博士说：“我们之前的研究表明，钙流入或钙转运的调节缺陷会导致牙釉质畸形。”“尽管有这方面的知识，珐琅质细胞的生物学与钙信号传导的作用仍然知之甚少。”
研究表明，包括ORAI(编码ORAI蛋白)在内的几种基因参与牙釉质的形成。牙釉质 - 坚硬的外层牙齿 - 首先形成柔软的凝胶状基质。然后ORAI蛋白质帮助形成釉质的细胞矿化。
人类ORAI1基因的突变导致免疫功能障碍和免疫疾病，但ORAI1突变的人也有牙釉质缺陷。在这项研究中，研究人员调查了具有复杂病史的患者的病例，包括联合免疫缺陷和ORAI1基因的突变。在他的童年时期，患者的牙釉质有缺陷，导致严重的蛀牙和相关的牙脓肿。根据他的临床表现，研究人员得出结论，ORAI1突变可能是釉质矿化缺陷的原因。
鉴于缺乏ORAI1突变患者的牙齿样本，Lacruz和他的同事随后开发了小鼠模型来研究ORAI蛋白在牙釉质形成中的作用，通过观察牙釉质和检查其对牙釉质细胞内环境的影响。
研究人员研究了ORAI蛋白家族(ORAI1，ORAI2和ORAI3)和相应基因中的基因突变，以研究钙被这些蛋白质调节的机制。当小鼠在ORAI1基因中发生突变并因此缺乏ORAI1蛋白时，钙进入釉质细胞显着减少(约50%)，并且牙釉质异常，包括外釉质层中的裂缝。相比之下，具有ORAI2突变和ORAI2缺陷的小鼠在牙釉质细胞中钙的增加约30%，这不会导致明显的牙釉质缺陷。这表明ORAI1是调节钙流入牙釉质细胞的主要通道。
为了更好地了解钙流入 - 以及相反的钙缺乏 - 如何改变牙釉质细胞的功能，研究人员检查了缺乏ORAI1的细胞的活性。他们发现，ORAI1缺陷细胞中的钙调节异常会影响其在多个水平的功能，包括线粒体呼吸增加和随后的氧化还原平衡变化。活性氧物质的升高可能对细胞有害，并且为了保护更加氧化的细胞内环境中的蛋白质，促进了称为S-谷胱甘肽化的机制。
这些发现提供了对牙釉质细胞中发生的事情的基本理解，这有助于为有兴趣再生牙釉质的研究人员或开发治疗釉质缺陷患者的治疗方法创造一条途径。
“我们长期观察到与牙釉质细胞中钙水平异常相关的牙釉质缺陷，但现在可以详细说明这种情况的发生机制，”Lacruz说。
标签：牙釉质受损
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