作者：缪铭俊，卢海平，浙江中医药大学口腔医学院正畸教研室；张佳男，浙江大学医学院附属邵逸夫医院牙科正畸中心

骨性Ⅱ类错牙合畸形是正畸临床常见疾病，患病率约20%，多表现下颌骨发育不足。下颌骨发育不足不仅会影响面部美观，还会影响言语、咀嚼、呼吸和吞咽功能。髁突是下颌骨生长发育重要的调节位点，具有生长改建功能。临床上常在患者生长发育高峰期使用功能性矫治器引导下颌的生长和适应性改建，并在部分病例中取得了较好的治疗效果。然而，学者们对这一治疗手段一直存在争议，主要问题在于目前功能性矫治器影响髁突生长改建的具体机制尚不明确，其结果难以精确预测。

因此，深入了解应力环境变化对髁突生长改建的影响及作用机制，对于临床下颌功能矫治的有效开展具有重要意义。髁突软骨是一层继发性次级纤维软骨，与四肢和颅底的初级软骨不同，次级软骨形态发生于产前发育后期，其主要特点在于可发生软骨内成骨：间充质干细胞首先分化成软骨细胞，软骨细胞不断增殖后逐渐发生肥大向分化，合成Ⅹ型胶原构成钙化软骨基质，随后肥大化的软骨细胞发生凋亡，血管侵入钙化软骨带来成骨细胞与破骨细胞，以钙化软骨基质为支架逐渐合成新骨基质。

软骨内成骨相关的信号通路、局部和全身的转录因子相互作用以调节髁突的生长改建。软骨组织尤其是次级软骨对机械应力环境变化较为敏感，研究显示当刺激因素减少或消失时（如缺乏运动、负荷减少），次级软骨会发生吸收或被骨组织取代。髁突软骨可发生软骨内成骨过程和对机械应力刺激敏感的特点，使正畸临床应用功能性矫治器引导下颌的生长改建成为可能。

细胞之间需要互相交流来协调组织的功能和生长，除了细胞连接、黏附接触和分泌化学因子这些经典的通信方式，外泌体（exosomes）作为一种旁分泌细胞通信机制近年来受到广泛关注。基于外泌体的细胞通信被描述为通过交换物质和信息影响其他细胞行为的细胞相互作用方式。本文就外泌体在应力刺激调节髁突生长改建中作用研究进展做一综述。

1. 外泌体对髁突生长改建的影响

外泌体是指内体起源的直径为40 ~ 160 nm（平均100 nm）的囊泡，呈双凹圆盘状或杯口状。外泌体包含细胞的许多成分，如蛋白质、核酸、脂质、代谢物及细胞溶质等。涉及不同细胞内调节过程产生的外泌体会有内容物的差异，并发挥不同功能。外泌体在细胞间通信过程中发挥重要作用，外泌体中特定细胞成分具有功能性、靶向性、机制驱动的富集性。

不同组织来源外泌体表现出不同的生物学功能，如成骨细胞来源外泌体可调节骨吸收和骨形成，滑膜液来源外泌体可改善软骨细胞炎症及软骨组织退化，在口腔微环境中微生物来源和宿主来源的外泌体可通过调节细胞炎症水平及机体免疫反应来影响牙周炎的发生发展。生理条件下外泌体的细胞间交换可将蛋白质和mRNA递送至受体细胞，干扰素γ也能被分选到外泌体中，并选择性地与受体细胞中特定通路结合，以调节发育、免疫反应和疾病等过程。

研究证实外泌体通过携带的大量非编码RNA来调节骨组织及软骨组织代谢。非编码RNA包括微小RNA（microRNA，miRNA）、长链非编码RNA（long non-coding RNA，lncRNA）和环状RNA（circular RNA，circRNA）。miRNA是长度为20 ~ 24个核苷酸的非编码RNA，参与多种病理生理过程，并显著参与基因表达的调节。同一miRNA可调控多个靶基因，同一靶基因也可被多个miRNA 调控。

髁突软骨与长骨软骨虽在组织来源、生物学特性上存在一定差异，但两者的miRNA 基因调控及信号传导研究中未见显著差异。研究发现，人骨髓间充质干细胞衍生的细胞外囊泡（包括外泌体）所富集的3 种miRNA 为miRNA-196a、miRNA-27a 和miRNA-206，功能测试显示这3 种miRNA 的模拟物都表现出成骨作用。动物实验显示，人骨髓间充质干细胞衍生的细胞外囊泡可促进SD大鼠颅骨缺损的骨再生。

抑制外泌体中的miRNA-26a-5p 可增加骨祖细胞中骨形态发生蛋白2（bone morphogenetic proteins-2，BMP-2）的表达，同时外泌体中miRNA-27a-3p可通过控制成骨细胞特异性转录因子Osterix的表达来负向调节骨祖细胞的分化。miRNA-26b-3p在特发性身材矮小儿童的血浆外泌体中表达上调，并证实miRNA-26b-3p 通过抑制A型激酶锚定蛋白2（A-kinase anchoring protein2，AKAP2）/细胞外信号调节蛋白激酶1/2（extracellularsignal regulated kinase 1/2，ERK1/2）轴导致全身软骨的增殖和软骨内成骨障碍。

动物实验证实，外泌体将miRNA-326 递送至软骨细胞，可通过靶向组蛋白去乙酰化酶3（histone deacetylase 3，HDAC-3）信号转导和转录活化因子1（signal transducerandactivator of transcription 1，STAT1）/核因子κB p65（nuclear factor κB p65，NF-κB p65）信号通路抑制软骨细胞焦亡来改善骨关节炎。

对于髁突软骨，滑膜液来源外泌体中miRNA-214-3p模拟物可促进软骨细胞增殖并抑制细胞凋亡，同时抑制白细胞介素（interleukin，IL）-1β、IL-6、肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）等炎症相关因子的表达，减轻髁突软骨细胞的炎症，从而改善颞下颌关节骨关节炎（temporomandibular joint osteoarthrosis，TMJOA）损伤。

还有研究发现，大鼠间充质干细胞外泌体可抑制炎症基因（如IL-1β）的转录，并通过外泌体旁分泌机制激活蛋白激酶B（protein kinase B，PKB，又称为“AKT”）、细胞外信号调节蛋白激酶和腺苷酸活化蛋白激酶（adenosine 5′-monophosphate-activated protein kinase，AMPK）等信号通路，控制炎症并恢复髁突软骨组织稳态，增加髁突软骨基质形成，促进TMJOA髁突软骨的修复和再生。

此外，外泌体内含的分化簇73（cluster of differentiation 73，CD73）可将腺嘌呤核苷三磷酸（adenosine triphosphate，ATP）死亡信号转化为促生信号，启动软骨细胞增殖。上述研究表明，外泌体在髁突软骨细胞增殖、代谢及能量稳态的调节中发挥重要作用，可能由此影响髁突的生长改建过程。

2. 应力刺激对细胞外泌体的影响

细胞内成熟的miRNA、脂质、蛋白质及代谢物并不是随机进入外泌体，而是通过特定机制分选后整合进入外泌体，而细胞内物质分选进入外泌体的机制会受到各种内外环境的影响。因此，细胞在不同环境下分泌的外泌体其内容物组成及含量有所差异，外泌体分泌细胞与受体细胞的通信结果也会随之改变。细胞外应力环境的改变会对细胞外泌体的分泌及内容物的组成和含量产生显著影响。

有研究通过对WT小鼠进行主动脉缩窄手术构建心肌压力过载模型，在血清中分离出的含血管紧张素Ⅱ受体1（angiotensin Ⅱ type Ⅰ receptor，AT1R）外泌体是对照组（健康WT小鼠）的3倍，证实心肌细胞在应力刺激下大量释放富含AT1R的外泌体，通过局部组织和远距离细胞通信手段以维持心血管稳态。研究发现，15%的静态拉伸可诱导成纤维细胞分泌外泌体，这些外泌体通过调节ERK1/2信号通路促进细胞增殖、迁移和血管生成。小鼠胚胎成骨细胞外泌体中circ_0008542的表达随着张应力作用时间的延长而升高，这些外泌体中的circ_0008542 通过N6-甲基腺嘌呤（N6-methyladenosine，m6A）甲基化，靶向并结合miRNA-185-5p-RANK 轴，显著促进了破骨细胞分化和骨吸收。

骨细胞在2500微应变、0.5 Hz频率的机械拉伸下产生了14个差异表达的miRNA，其中miR-3110-5p和miR-3058-3p在骨细胞经机械拉伸诱导产生的外泌体中显著增加，且促进了成骨细胞分化。另有研究表明，应力环境中的牙周韧带细胞通过释放外泌体抑制NF-κB信号通路，从而抑制IL-1β的产生，也有助于维持牙周稳态。这些研究揭示多种细胞在应力刺激下所分泌的外泌体，其内容物的种类及含量均会发生显著变化，髁突软骨细胞内也可能存在对应力信号敏感的外泌体内容物分选机制，可调控其外泌体的内容物。应力刺激下细胞外泌体内容物发生变化的分子作用机制和调控网络非常复杂，许多潜在的信号转导通路有待进一步研究。

3. 应力刺激通过改变细胞外泌体调节髁突生长改建

组织周围的应力环境发生变化后，细胞感知应力变化并产生信号转导，进而分选mRNA、miRNA、细胞因子和蛋白质等进入外泌体，外泌体可通过细胞间通信和信号传递作用，影响周围细胞的代谢、增殖及分化等生物学活动。lncRNA 是间充质干细胞分化过程中的重要调节剂，在分化为软骨细胞的阶段发挥作用。

lncRNA H19 对机械应力敏感并可通过外泌体释放，在旋转培养的条件下，脐带间充质干细胞外泌体中lncRNA H19 表达量升高近10 倍，lncRNAH19及其携带的miR-675可通过Y染色体性别决定区（sex-determining region of Y-chromosome，SRY）相关高速泳动族框因子9（SRY related high mobility group box 9，Sox9）基因调节Ⅱ型胶原α1链（collagen type Ⅱ α1，Col2A1）基因的表达，其过表达有利于软骨组织合成代谢。

在旋转细胞培养系统以36 r/min转速模拟的机械环境下，脐带间充质干细胞分泌外泌体达到峰值，将外泌体与软骨细胞共培养发现合成代谢标志物（如Ⅱ型胶原蛋白和Sox9 基因）表达上调，分解代谢标志物（如基质金属蛋白酶13和金属肽酶含血小板反应蛋白基元5）表达下调，证明了外泌体在促进软骨细胞增殖、基质合成和抑制细胞凋亡方面的功能。miRNA-222被认为是关节软骨机械传导途径的潜在调节剂，与非负重侧关节相比，其在负重侧关节软骨中表达更高。

miRNA-365是一种机械敏感性miRNA，在应力环境下其参与应力传导与调节，通过靶向组蛋白脱乙酰基酶4（histonedeacetylase 4，HDAC-4）影响骨特异性转录因子2（Runt-related transcription factor 2，Runx2）和印度刺猬因子（Indian hedgehog，Ihh）表达，进而调节软骨细胞增殖和分化活动。研究发现，miRNA-365 富集在不同细胞分泌的外泌体中；由于miRNA-365在软骨细胞中主要由有丝分裂前肥大软骨细胞合成，因此其对软骨细胞增殖的刺激作用更可能是通过外泌体的旁分泌途径。

关于应力刺激通过改变细胞外泌体进而调节髁突生长改建的研究，近年Shi 等设计了频率1 Hz的张应力作用于髁突软骨细胞，设置拉伸形变10%、作用24 h，提取髁突软骨细胞的外泌体；经二代高通量测序，结果显示张应力加载组相比于不加力对照组，有1 种miRNA（miRNA-199a-5p）表达显著上升，而84种miRNA表达显著下降。

有研究证实，miR-199a-5p可通过负向调节甲基胞嘧啶双加氧酶2（tet methylcytosine dioxygenase 2，TET2），增强碱性磷酸酶活性，促进成骨因子表达上调，如Runx2和骨钙素（osteocalcin，OC），从而诱导骨髓间充质干细胞成骨分化。

Shi等将获得的外泌体与髁突软骨细胞共培养，发现张应力刺激下形成的外泌体可显著增加髁突软骨细胞中Runx2基因的转录和蛋白表达，表明张应力作用下髁突软骨细胞分泌的外泌体在细胞间信息传递和生物学活动调节方面起着重要作用，可促进髁突软骨细胞肥大向分化，成骨因子表达明显，有利于髁突软骨内成骨过程的发生。

4. 结语

应力刺激可调节髁突生长改建过程，而外泌体通过内容物传递在细胞间应力刺激信号传导方面发挥了重要作用。综合分析现有研究，目前还有较多尚不明确的方面：①对应力刺激敏感的髁突软骨细胞内存在非编码RNA进入外泌体的分选机制，以及在不同应力刺激条件下髁突软骨细胞来源外泌体中非编码RNA的变化机制；②髁突软骨细胞来源外泌体可将非编码RNA转移到受体细胞中，然而有关外泌体介导的非编码RNA与受体细胞间交互作用的具体机制尚不清楚。

因此，进一步明确应力刺激对髁突软骨细胞来源外泌体的影响及外泌体调节髁突生长改建的具体分子机制，将有助于揭示功能性矫治器促进髁突生长改建的作用原理，并为可能的转化医学研究提供理论支持。

来源：缪铭俊,张佳男,卢海平.外泌体在应力刺激调节髁突生长改建中作用研究进展[J].中国实用口腔科杂志,2025,18(02):226-231.DOI:10.19538/j.kq.2025.02.016.