论文解读| Yang Cao/ Liping Wu/ Chufeng Liu教授团队揭示Cdc42在牙齿发育和修复中的关键作用

牙釉质是人体最坚硬的组织，其发育缺陷影响着相当一部分人群，可能导致牙齿敏感、龋齿，甚至需要进行牙髓治疗或拔牙。Cdc42是小G蛋白Rho亚家族的成员，在牙齿的胚胎期发育中扮演着调节角色，但其对于出生后牙齿发育，尤其是牙釉质形成的影响尚不明确。

中山大学的Yang Cao/ Liping Wu 教授团队联合南方医科大学Chufeng Liu教授团队在本刊发表了题为“Cdc42 deletion yielded enamel defects by disrupting mitochondria and producing reactive oxygen species in dental epithelium”的研究论文，揭示了Cdc42在牙齿发育和修复中的关键作用。

1、Cdc42缺失导致牙釉质缺陷，阻碍牙齿修复过程

研究团队通过免疫荧光检测发现，Cdc42在成牙细胞和成牙本质细胞层中表达丰富，并在牙齿发育的不同阶段呈现出动态的时空表达模式。

在新生小鼠中敲除Cdc42基因后，研究团队观察到牙釉质缺陷，表现成牙细胞分化受阻和牙釉质矿化不足。在构建的小鼠门牙损伤修复模型中，Cdc42的缺失显著延缓了牙齿的修复过程，并导致形成的牙釉质少且矿化程度低（图1）。

图1 小鼠门牙再生模型的构建和评估（原文中Figure 4）

2、Cdc42缺失阻碍牙上皮干细胞分化

Cdc42 突变小鼠中，牙齿修复过程延缓，形成的牙釉质矿化程度较低。突变修复上皮中 Apool和Timm8a1表达减少，Atp5j2水平升高，活性氧过度产生，这些现象表明线粒体功能障碍和异常的氧气消耗。

3、Cdc42缺失通过线粒体功能障碍调节氧化应激

研究团队发现，Cdc42的缺失导致线粒体功能障碍，进而增加活性氧的产生，破坏牙齿修复过程中的氧化应激平衡（图2）。

图2 在门齿修复模型中分析线粒体功能及活性氧水平（原文中Figure 6）

4、Cdc42缺失影响Sox2阳性干细胞和ERK1/2信号通路

通过免疫荧光技术标记Sox2阳性细胞，研究团队发现Cdc42缺失减少了LaCL区域的Sox2阳性干细胞数量。此外，Cdc42的缺失还影响了ERK1/2信号通路，这可能与线粒体功能和牙釉质矿化密切相关（图3）。

图3 Cdc42基因敲除引发牙釉质缺陷的机制（原文中Figure 7）

综上所述，Cdc42在牙釉质的形成与牙齿修复过程中发挥着关键作用，尤其是在促进成釉细胞的分化和牙釉质基质的构建方面。线粒体功能的障碍、氧化应激水平的提升，以及离子通道活性的异常变化，可能是造成Cdc42基因突变小鼠牙釉质缺陷的几个重要因素。

文章来源

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https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2352304223004774

引用这篇文章：

Zheng J, Yu R, Tang Y, et al. Cdc42 deletion yielded enamel defects by disrupting mitochondria and producing reactive oxygen species in dental epithelium. Genes Dis. 2024;11(5):101194.