骨缝(suture)是颅面骨骼的一个活跃生长区，在张应力作用下骨缝能将机械刺激转换成化学信号诱导成骨。颅骨骨缝成骨包括一系列细胞转化过程，即骨缝间充质细胞受到一定刺激后早期分化成成骨前体细胞、逐渐成熟变成成骨细胞，成骨细胞分泌产生各种细胞外基质蛋白，形成无骨盐沉积而称类骨质，类骨质逐渐将成骨细胞包埋，埋入类骨质的成骨细胞则成为骨细胞，类骨质形成后不久即有羟基磷灰石沉积骨组织。机械张力是保持骨形态和功能，控制骨改建活动的一个重要因素。骨缝作为膜内成骨的生长区，只有受到外界信号的刺激才发生成骨效应。颅面骨缝的正常成骨是颅颌面正常发育的基础，骨缝过早融合和融合推迟都将导致颅面部发育异常，如CCD综合征、Apert综合征、Crouzon和Pfeiffer综合征等。 在正畸临床中，上颌骨的前牵引和腭中缝的扩大就是利用张应力能刺激骨缝成骨与骨改建趋势来协调上下颌骨的三维空间关系。随着牵张技术的发展和对骨缝生物学特性的认识，众多学者努力寻找刺激骨缝成骨的最佳方式，即如何以最佳的施力方式、最小的力值、在最短的时间内达到最理想的骨生长发育。了解骨缝组织受到机械张应力作用后的生物学反应规律与改建机制，对口腔正畸临床确定最佳矫治模式以及寻找合理的矫治方法促进骨缝的生长改建，达到缩短疗程与防止复发有着十分重要的意义。关于骨缝组织与细胞在受到机械应力作用后新骨形成和改建规律迄今还不清楚，这是口腔正畸学研究领域的一个前沿课题。 本实验通过自行研制的山羊颅骨缝牵张器，建立起骨缝受张应力作用的实验动物模型，为研究骨缝对张应力的生物学反应机制提供实验平台。并通过此模型采用扫描电镜和免疫组化研究手段，观察骨缝组织对牵张力作用的生物学反应机制。此外，应用四点弯曲细胞加力装置，通过SYBRGreen实时定量RT-PCR，对大鼠颅缝成骨样细胞在单一周期的机械张力刺激后Cbfa1和Ets1的基因表达规律进行了研究。 实验结果显示： 1、本课题组自行设计和研制的骨缝牵张器，不仅结构简单、易于操作，而且性能稳定、精确性高。通过这种手段建立的山羊颅骨缝牵张动物模型具有可行性、可靠性及可重复性。 2、实验组山羊的冠状缝在牵张结束后固定0周时明显变宽，骨缝边缘呈锯齿状，骨缝组织出现创伤性炎症反应，如纤维的撕裂、出血等，胶原纤维的排列方向基本与牵张力方向一致。在牵张结束后固定2周组动物骨缝的成骨活动非常活跃、在骨缝边缘的新生骨小梁周边及纤维组织中可见大量成骨细胞，新生的骨小梁沿着张应力方向排列。牵张结束后固定第4周，骨缝区密度增高，结构变得模糊，新骨改建活跃。牵张结束后固定第8周，骨缝组织结构进一步改建变窄，基本恢复其正常形状。扫描电镜观察结果显示在颅骨缝牵张早期，骨缝纤维被牵拉变细，个别区域可见纤维断裂，纤维束排列方向与牵张力方向一致。牵拉后4周，骨缝纤维组织开始恢复原有形状，骨缝边缘有新生骨组织形成。免疫组化染色结果显示在缝牵张结束固定第0周和第2周，骨缝组织内间充质样细胞与成骨细胞中可见BMP和TGF-β的强阳性表达。在缝牵张结束后固定第4周，BMP和TGF-β的表达减弱，阳性信号仍分布于骨缝边缘新生骨小梁周围的成骨细胞中。 3、鼠颅缝成骨样细胞在单一周期的机械张力刺激后，Cbfa1和Ets1均表现为表达上调；但二者存在不同的表达规律。Ets1先于Cbfa1表达，在加力后表达立即升高，并在0.5小时达到最高水平；而Cbfa1则首先经历一个短暂的潜伏期，后表达逐渐升高，在6小时达到最高水平。Ets1和Cbfa1对张应力作用下成骨细胞中骨基质蛋白基因的表达可能起着不同的调控作用，这种调控作用具有时序性。 结论： 1、颅骨缝受牵张力作用后，其结构与形状将发生相应的变化。这种改变随着固定时间的延长，表现为牵拉增宽的骨缝组织结构，由于其边缘的新骨再生而恢复原状。在缝牵张成骨过程中，骨生长因子BMP和TGF-β受机械张力刺激后，其分泌水平显著增加，提示这两种生长因子可能在调控骨缝受张力作用后的成骨效应中扮演重要角色。 2、在单一周期的机械张力刺激后，Ets1和Cbfa1在大鼠颅缝成骨样细胞中的表达具有不同的时间规律和表达水平，说明在张应力作用下，该两种转录因子对成骨细胞骨基质蛋白基因的表达可能起着不同的调控作用，而这种调控作用具有时序性，生长因子表达上调的效应可能有利于骨缝成骨。]