整个牙齿发育过程实际上是一个牙源性上皮与颅神经嵴来源的牙源性间充质之间相互诱导、相互作用的过程。在牙胚发育过程中,上皮-间充质之间相互传递的交互式信号受局部各种因素的调节, 形成反馈信息调节环路。这些信号分子具有可弥散性, 在上皮-间充质传递信息、调控牙胚发育朝着精确而有序的方向进行。同时各种信号分子的表达又受上皮-间充质相互作用的影响。
1牙齿发育信号的启动
随着前鼻突和第一鳃弓的逐渐发育成熟, 口腔颌面部以及将来容纳上下颌牙齿的口腔始基也开始发育形成。最初, 每个鳃弓都由外被外胚层、内衬内胚层和间充质所组成, 由颅神经嵴迁移而来的外胚间充质细胞是鳃弓发育的主要驱动因子。当第一鳃弓朝着腹中线方向生长时, 形成了上下颌突, 当前鼻突的上颌间部分与成对的上下颌突发生融合时, 口腔始基就形成了。此时, 口腔上皮开始增厚形成牙板上皮, 牙齿开始形成的位置和时间也就决定了。与其它上皮附属器官(如毛发、乳腺、唾液腺)的发育相类似, 牙齿形成的启动依赖于上皮组织成功地下陷入临近的外胚间充质组织中 。因此, 上皮-间充质间有序的交互式作用对于牙齿的形态发生是至关重要的 。
2颅神经嵴细胞在牙齿形态发生中的作用
在颅颌面部发育过程中, 神经嵴细胞在沿着腹侧向迁移的同时形成鳃弓, 鳃弓中的神经嵴细胞由于增殖活性不同形成离散的分隔区, 将各个鳃弓分隔开来。这些外胚层来源细胞的广泛迁移导致头颈部间充质结构的形成。细胞标记实验表明正在形成的后中脑和前后脑的1 ～4菱脑节的神经外胚层细胞转变为颅神经嵴细胞并迁移至第一鳃弓处,定位于上下颌突内。在这些菱脑嵴细胞分化为一系列细胞表型之前, 如:牙源性间充质细胞、成骨细胞、成软骨细胞、鳃弓的颅神经节细胞, 它们的迁移可能受到多个生长因子信号转导途径及其下游转录因子的调控 。当牙齿发育开始启动—板形成时, 其下方的间充质中几乎全是颅神经嵴来源的细胞。当上皮-间充质的相互作用决定牙胚由蕾状期向帽状期发育时, 与牙源性上皮相接的颅神经嵴来源的间充质细胞发生凝集, 而牙源性间充质的其余部分中既有颅神经嵴来源的细胞, 也有非颅神经嵴来源的细胞。当牙齿发育完成时, 颅神经嵴来源的细胞就分化成了成牙本质细胞、牙髓组织细胞和成牙骨质细胞。来自后中脑和前后脑区域的颅神经嵴起源的外胚间充质对于牙齿形态发生是至关重要的 。
3上皮-间充质的交互式作用与牙齿的形态发生
牙齿发育启动以后, 牙板发育成牙蕾。尽管牙蕾是牙齿形成的原基, 但牙蕾与其他器官(如:唾液腺、乳腺、毛囊)同一时期的上皮芽明显不同。蕾状期之后, 牙蕾的尖端发生折叠并延伸入颅神经嵴来源的牙源性间充质中, 牙齿发育随即进入了帽状期。这是决定牙齿形态的关键时期。研究发现, 在牙胚由蕾状期向帽状期过渡的过程中, 牙源性上皮中的多种信号分子调控其周围间充质中各种转录因子的表达 。当牙齿发育进入帽状期以后, 一个重要的信号中心—釉结在釉器官上皮中形成了。釉结是一个无任何增殖活性的上皮细胞富集区, 多种对牙齿发育起关键调节作用的信号分子均表达于其中。在细胞循环调节因子和另一些信号分子(有别于原发性釉结中的信号分子)的组合式调控下, 颅神经嵴起源的牙源性间充质和其临近的内釉上皮分别分化为前成牙本质细胞和前成釉细胞, 接着牙本质和釉质开始在成牙本质细胞和成釉细胞交界区沉积,牙齿发育过程也就完成了。上皮-间充质持续而有效的交互式作用是保证牙齿发育顺利完成的关键因素。
