前言

口腔疾病以发病率高、患病人群广、大众化为特点，成为世界上最为多发的一种疾病。我国最常见的口腔疾病包括：口腔溃疡、牙周病、龋齿，其中牙周病主要指牙周炎和牙龈炎，是常见的感染性口腔疾病。口腔疾病带给患者的不仅仅是牙齿缺失或引发口臭这么简单，严重者甚至会引起口腔癌、脑梗塞、脑脓肿、风湿或类风湿关节炎、皮肤病、肾炎等疾病。全球疾病研究结果显示，最近几十年，我国口腔癌无论是发病率还是死亡率，都呈现出明显的上升趋势。

随着各类口腔疾病发病率的增高和发病范围的增广，越来越多的人意识到了口腔疾病的危害性。近年来，斑马鱼作为一种模式生物已经越来越多的用于人类口腔医学研究。它具有体积小、生殖周期短、高繁殖力、体外受精、胚胎发育透明、基因与人类基因的相似度达到87％等特点。接下来，就斑马鱼模式生物在口腔医学研究中的优势、前景及其在口腔肿瘤药物筛选中的应用对其进行介绍。

斑马鱼模型在口腔发育研究中的进展

斑马鱼在牙齿发育中的研究进展

与其他硬骨鱼一样，斑马鱼的口腔内缺乏牙齿，却存在有发育良好的咽齿，经研究发现它的牙齿只对称的存在于咽腔内的第五鳃弓上。作为一种硬骨鱼，斑马鱼的牙齿和人类以及其它哺乳动物的牙齿有很多相似点，也有牙髓腔、牙本质和类牙釉质，在牙齿附着期间存在釉器，也有类似于人类牙齿的发育期，即蕾状期、帽状期、钟状期，只是相对简单且周期很短，在受精48ｈ后胚胎即有牙胚形成。作为多牙列动物，斑马鱼一生中有不断替换的多层牙列，在任何时期的成年斑马鱼都可能看到各个发育时期的牙齿。因此，斑马鱼作为研究牙发生发育的模式动物可以在体外观察其牙胚发育和牙齿替换的整个过程。

王娟等通过扫描电镜研究发现，根据硬度不同，斑马鱼牙齿硬组织可分为外层牙釉质样组织和内层牙本质样组织，牙本质内充满牙本质小管，后者内可见成牙本质细胞突起；牙髓腔内充满牙髓样软组织。同时，该研究结果发现，斑马鱼的牙齿与人类的牙齿的不同之处：人类牙齿的表面存在釉质生长线，而斑马鱼牙齿的表面则不存在，认为是由于斑马鱼的生命周期短、钙化程度低而导致。Arnold等利用能谱分析仪和扫描电镜比较了人类16周龄胎儿牙胚和成年斑马鱼牙齿的矿化程度和 Ca、P比例，结果显示两者具有相似性。因而斑马鱼是研究人类牙齿形态特征、组织结构和生物矿化过程的理想的模式动物。

徐智云等通过转基因技术建立转基因鱼系，使斑马鱼咽齿由dendra2-NTR标记，随后利用MTZ/NTR系统特异性损伤斑马鱼咽齿，从而构建斑马鱼咽齿损伤再生模型，观察研究损伤后的修复再生过程，为牙再生提供体内再生研究模型。研究结果表明，斑马鱼咽齿特异性损伤再生模型成功构建，可作为研究体内牙再生相关机制的工具。

牙齿发育是一个复杂的过程，目前已知是通过口腔上皮与间充质之间的多种信号分子级联反应而组成的信号网络来实现。斑马鱼与人类具有许多同源基因，为我们提供了一种理想的研究模型，未来一定会在牙齿发育研究中发挥更大的作用。

斑马鱼在颅颌面发育研究中的进展

颅颌面发育是一个复杂的过程，不同种类脊椎动物的颅颌面发育过程差异较大，但是，相当一部分细胞过程以及信号转导通路在整个脊椎动物当中高度保守。近年来，斑马鱼在颅颌面发育和遗传研究中得到广泛应用。斑马鱼颅颌面主要组织结构清晰，并且由于其色素沉积是由尾部开始，使其易于观察颅颌面早期发育的状况。

早在上世纪90年代，就有生物学家发现了鱼类的下颌骨和哺乳动物的中耳骨存在着生物进化上的联系，鱼类动物梅克尔软骨的后半部以及腭方骨与哺乳动物中耳道中的锤骨以及砧骨具有生物学联系。第一弓作为斑马鱼早期发育最重要的骨组织之一，主要是由神经嵴细胞（neural crest cell，NCC）发育而成，因此，在NCC分化过程中发挥重要功能的信号通路或者基因，如Jagged-Notch信号通路、骨形态发生蛋白（bone morphogenetic protein，BMP）信号通路、内皮素-1（Endothelin-1，Edn-1）等，都对第一弓的形成有着重要影响。通过小分子化学干扰剂Dorsomorphin抑制Bmp4或者Edn-1后，都会导致NCC细胞分化障碍从而导致斑马鱼第一弓发育畸形。在胚胎颅颌面发育早期，一些参与软骨以及骨形成的细胞因子以及信号通路，也对咽弓的发育产生影响，如成纤维细胞生长因子10基因（fibroblast growth factor 10，FGF10）下调会造成梅克尔骨的窄小，从而导致使得斑马鱼下颌骨整体后缩。

斑马鱼胚胎时期的脑颅，包括内侧筛骨（medial ethmoid）、外侧筛骨（lateral ethmoid）以及骨小梁（trabeculae）也都由NCC发育而来。其中，脑颅的筛骨部分具有类似于哺乳动物腭部发育过程中的中线附近转移融合的现象，因此被认为是哺乳动物硬腭的良好类比模型。许多在脑颅发育过程中发挥重要功能的基因，如血小板源生长因子受体基因（platelet-derived growth factor receptor，PDGFR）以及音猬因子基因（sonic hedgehog，SHH）等的表达异常都会导致筛骨发育异常，产生内侧筛骨脱离，外侧筛骨窄缩，骨小梁断裂、消失等现象。PDGFR作为人类腭裂的易感基因之一，其在斑马鱼的胚胎发育时期通过调控磷脂酰肌醇-3激酶（phosphoinositide 3 kinase，Pi3K）参与斑马鱼颅颌面发育，利用MO在斑马鱼中敲低PDGFR来阻断PI3K通路，会导致幼鱼骨小梁消失，内侧筛骨脱离等现象。

唇腭裂是人类范德伍德综合征（Van der Woude syndrome）的主要表型之一，致病基因包括干扰素调节因子基因（interferon regulatory factor 6，IRF6）和粒状头样3基因（grainyhead-like 3，GRHL3）。在小鼠以及斑马鱼中敲除上述两个基因之后，都出现了胚胎周皮的分化异常及破裂，这也进一步说明了斑马鱼在颅颌面发育研究中的应用价值。表1总结了近年来在斑马鱼中研究的人类颅颌面发育异常致病基因的表型谱。随着显微注射技术的不断成熟，以斑马鱼为模式动物进行颅颌面发育相关基因的功能研究，有助于揭示更多的脊椎动物颅颌面发育的分子机制。

表1 颅颌面发育异常致病基因在人和斑马鱼中的表型谱

来源|杨瑞欢,何淼.斑马鱼在颅颌面发育和遗传研究中的应用[J].口腔生物医学,2017,8(1):44-48

斑马鱼模型在口腔肿瘤药物筛选中的应用

相比于其他动物模型，斑马鱼有着早期免疫功能不成熟、不排斥移植物、药物处理方便（可直接从水中吸收药物）、能实时动态观察药物对肿瘤的作用等优势，在药物筛选方面有着广泛的应用前景。

口腔鳞状细胞癌（OSCC）是头颈部最常见的恶性肿瘤之一。文金林等在二甲基苯并蒽（DMBA）诱导的金黄地鼠口腔癌模型中发现，山竹醇（Garcinol）对口腔癌有着化学预防的作用。但在动物体内，Garcinol对OSCC细胞的抑制增殖的作用还不清楚，尤其是在斑马鱼中。DiI作为一种亲脂性的活细胞示踪剂，可以标记细胞膜，对细胞生存无明显影响、操作方便、不易粹灭，在许多斑马鱼肿瘤模型中应用广泛。因此，该研究利用显微注射技术将DiI标记的肿瘤细胞移植入斑马鱼卵黄中，初步建立了一种新型的斑马鱼口腔癌药物筛选模型，并探讨天然产物Garcinol对体内OSCC细胞的抑制作用。结果显示，Garcinol能有效地抑制斑马鱼体内的OSCC细胞的增殖与活性，并且随着浓度增加而抑制效果增强，说明了Garcinol对口腔癌细胞的抑制能力呈一定的浓度依赖性。这些结果表明，Garcinol在未来有作为抗口腔癌药物的应用前景，此外，斑马鱼OSCC药物筛选模型可以应用于抗口腔癌药物筛选的初步研究。

现有的口腔癌体内模型可大致包括以下几种：化学诱导模型、裸鼠移植瘤模型、转基因模型以及斑马鱼转移模型。斑马鱼转移模型通过显微注射技术将口腔癌细胞移植入斑马鱼体内来研究口腔癌的转移。该模型实验周期短、成本低，可以在无需处死动物的情况下实时动态观察肿瘤的发生发展，并且有利于在单细胞水平上观察肿瘤的早期转移。因此斑马鱼药物筛选模型具有体内模型与体外实验的双重优势，可作为传统口腔癌药物筛选模型的有力补充。

结语

斑马鱼作为一种理想的模式生物，在生命科学研究中发挥着越来越重要的作用，未来一定会在口腔医学微生物研究、口腔组织再生、口腔肿瘤研究等方面有更多的实际应用。

以上内容参考文献：

1.《口腔生物医学》发表的杨雁、刘玉、孙卫斌题为“斑马鱼在牙齿发育研究中的应用”；

2.《口腔生物医学》发表的杨瑞欢，何淼题为“斑马鱼在颅颌面发育和遗传研究中的应用”；

3.《北京口腔医学》发表的文金林、康桂花、宿颖、尹盼盼、王强、张辛燕题为“斑马鱼药物筛选模型在人口腔鳞癌中的应用”。