重度牙周炎患牙拔除后牙槽骨缺损的修复是临床治疗中的重大挑战。该研究旨在评估Er, Cr: YSGG激光联合引导骨再生（GBR）在大鼠拔牙窝中的协同成骨效应，并探索其潜在的Wnt/β-catenin通路机制。研究将50只Sprague-Dawley大鼠随机分为五组（n=10/组）：对照组（仅拔牙）、激光组（仅Er, Cr: YSGG激光照射）、GBR组（Bio-Oss骨粉+屏障膜）、激光+骨移植组（激光照射+无膜Bio-Oss）以及激光+GBR组（激光照射+Bio-Oss+屏障膜）。术后4周和8周，采用锥形束计算机断层扫描（CBCT）定量分析骨体积分数（BV/TV）和骨矿物质密度（BMD）。通过组织学染色评估新骨形成情况。酶联免疫吸附测定（ELISA）和实时定量聚合酶链式反应（qPCR）检测成骨标志物（β-catenin、Runx2、BMP-2）及Wnt通路抑制因子（DKK-1）。电化学发光免疫分析（MSD）检测β-catenin核转位及p-GSK-3β/GSK-3β比值以评估通路活化状态。结果显示，激光+GBR组在术后8周表现出最高的BV/TV和BMD，组织学可见完全的支架降解、致密的骨小梁结构及极轻微的炎性细胞浸润。ELISA和qPCR结果表明，该组在两个时间点均呈现β-catenin、Runx2和BMP-2的最高表达水平，同时DKK-1水平最低。MSD检测显示该组具有最高的β-catenin核转位率及最低的p-GSK-3β/GSK-3β比值，表明Wnt/β-catenin通路被显著激活。研究结论认为，Er, Cr: YSGG激光与GBR联用可通过抑制DKK-1、抑制GSK-3β活性并促进β-catenin核转位，从而激活Wnt/β-catenin通路上调下游成骨基因表达，协同增强牙槽骨再生，为拔牙后骨缺损修复提供了一种有前景的治疗策略。
重度牙周炎是导致种植位点骨量不足的主要原因之一，严重影响修复治疗效果。传统引导骨再生技术在有感染的拔牙窝中仅能取得40%-60%的骨再生效率，这主要源于残留感染引发的持续性炎症微环境对成骨相关信号通路的抑制。Er, Cr: YSGG激光（2780nm）因其对水和羟基磷灰石的强吸收特性，能够精准清除细菌生物膜而不造成热损伤，同时兼具轻度刺激成骨细胞活性的作用；然而单独应用时缺乏骨支架的空间支撑作用，难以形成稳定的新骨结构，骨增量效果受限。现有研究虽分别探讨了激光辅助骨再生或GBR单独应用的疗效，但缺乏对Er, Cr: YSGG激光联合完整GBR（骨移植+屏障膜）在重度牙周炎背景下协同效应的系统评估，且其分子机制尚未阐明。基于上述背景，该研究发表于《Lasers in Medical Science》，旨在建立重度牙周炎大鼠模型，整合影像学、组织学和分子生物学技术，系统评估Er, Cr: YSGG激光联合GBR的成骨疗效，并揭示其通过调控Wnt/β-catenin级联关键分子促进骨再生的机制。
该研究采用的主要关键技术方法包括：使用8周龄雄性Sprague-Dawley大鼠，通过钢丝结扎牙颈部联合牙龈沟内注射牙龈卟啉单胞菌（P. gingivalis）悬液（1×10⁸ CFU/mL，每周3次，连续4周）建立重度牙周炎模型；术后4周和8周通过CBCT（Skyscan 1176）进行骨组织定量分析；组织标本经4%多聚甲醛固定、10% EDTA脱钙21天后行HE染色和Masson三色染色；ELISA检测牙龈沟液中蛋白水平；qPCR检测mRNA表达水平（引物由Sangon Biotech合成）；MSD电化学发光免疫分析法检测β-catenin核转位及p-GSK-3β/GSK-3β比值。
研究结果部分围绕以下方面展开：
重度牙周炎大鼠模型验证：建模4周后，所有大鼠钢丝结扎处牙龈红肿、探诊出血，上颌第一磨牙明显松动。CBCT显示建模部位牙槽骨呈明显垂直向吸收，吸收量超过根长1/3。牙周探诊深度≥0.5mm，相当于人类牙周炎病理标准中探诊深度≥3mm。牙龈沟液中白细胞介素-6（IL-6）为120-130 pg/mL、肿瘤坏死因子-α（TNF-α）为85-95 pg/mL，较正常大鼠显著升高，符合重度牙周炎模型标准。
CBCT及定量评估骨再生：术后4周，对照组（仅拔牙）和激光组（仅Er, Cr: YSGG照射）拔牙窝内仍存留大面积低密度影，骨缺损修复不足，未见明确高密度新骨形成信号。GBR组和激光+骨移植组低密度区较对照组和激光组明显减少，可见条纹状纤维骨痂结构，提示早期骨修复启动。激光+GBR组纤维骨痂边界更为清晰、密度更高，局部散见高密度影，提示新骨基质早期沉积。术后8周，各组骨修复均有进展，组间差异更为显著。对照组和激光组仅见少量散在高密度影，愈合缓慢，未修复低密度区仍占拔牙窝体积60%-70%。GBR组和激光+骨移植组高密度影数量较4周显著增加，缺损区大量新骨沉积，但边缘仍可见部分未降解Bio-Oss颗粒对应的中等密度颗粒影。激光+GBR组效果最佳，缺损区移植材料几乎完全吸收，大面积连续高密度骨痂组织形成，再生骨与周围正常牙槽骨边界模糊，提示骨整合成功，新骨形成范围和密度均明显高于其他四组。定量分析显示，各组BMD和BV/TV随时间延长均呈增长趋势，激光+GBR组在4周和8周均始终保持最高值，成骨能力最强（P<0.05）；GBR组和激光+骨移植组效果中等，两组间无显著差异（P>0.05），但均显著高于激光组和对照组；激光组较对照组有轻度改善，对照组总体成骨反应最弱，8周时BV/TV仅为24.0±1.3%。
组织学评估骨修复：术后4周，对照组和激光组缺损区主要由致密纤维组织占据，成骨证据稀少。GBR组和激光+骨移植组支架材料部分降解，边缘伴炎性细胞浸润，局灶可见成骨前体细胞聚集。激光+GBR组材料降解更快，炎性细胞更少，散见成骨细胞及初始骨基质沉积。术后8周，对照组仍以疏松结缔组织为主，骨形成极少；激光组广泛纤维充填，无明显成骨。GBR组支架材料几乎完全降解，可见未成熟骨基质沉积。激光+骨移植组材料完全降解，新形成骨小梁排列疏松。激光+GBR组表现为完全的支架降解，骨小梁致密有序，成骨细胞均匀分布，骨基质成熟，炎性浸润极少，骨再生质量优于其他各组。
ELISA检测结果：术前检测确认各组β-catenin、Runx2、BMP-2和DKK-1基线水平无显著差异（P>0.05）。术后4周，激光+GBR组成骨标志物（β-catenin、Runx2、BMP-2）表达最为显著，高于其他所有组（P<0.05）；GBR组和激光+骨移植组呈中等程度升高，两者无显著差异（P>0.05）；激光组和对照组仍处于低水平。术后8周，激光+GBR组仍维持高表达状态（P<0.05），GBR组和激光+骨移植组进一步升高，GBR略高于激光+骨移植组；激光组和对照组升高幅度有限，总体仍为最低。DKK-1表达趋势与成骨因子相反：术后两个时间点，激光+GBR组DKK-1浓度最低，显著低于其他各组（P<0.05）；GBR组和激光+骨移植组为中等水平；激光组和对照组始终维持最高浓度，与成骨活性低下相符。
qPCR检测结果：术前各组及正常大鼠的β-catenin、Runx2、BMP-2和DKK-1基线表达一致（P>0.05）。术后4周，激光+GBR组成骨基因mRNA表达显著高于其他各组（P<0.05），反映Wnt/β-catenin通路被强力激活；GBR组和激光+骨移植组呈中等程度上调，GBR略高于激光+骨移植组；激光组和对照组增幅微小，提示成骨刺激不足。DKK-1 mRNA呈反向表达模式：激光+GBR组表达最低（P<0.05），GBR组和激光+骨移植组中等，激光组较高，对照组最高，与其抑制Wnt/β-catenin信号的作用一致。术后8周，激光+GBR组成骨基因表达进一步升高，仍显著高于其他组，提示通路持续激活及骨形成持续进行；GBR组和激光+骨移植组继续上升，GBR略高于激光+骨移植组；激光组和对照组仅边际性增加，反映成骨潜力有限。相应DKK-1表达在激光+GBR组进一步降低，GBR组和激光+骨移植组仍为中等，激光组和对照组维持较高水平，凸显DKK-1对成骨的负向调控效应。
MSD检测结果：术前各组及正常大鼠的β-catenin、Runx2、BMP-2、GSK-3β和p-GSK-3β基线水平一致（P>0.05）。术后4周，激光+GBR组成骨相关蛋白表达显著高于其他各组（P<0.05）；GBR组和激光+骨移植组中等升高；激光组和对照组蛋白表达甚微。β-catenin核积累以激光+GBR组最为显著（29.5±2.1%），提示Wnt/β-catenin信号活跃活化。相应p-GSK-3β/GSK-3β比值（GSK-3β活性指标）在激光+GBR组最低（0.35±0.04%），显著低于对照组（0.68±0.05%）和激光组（0.61±0.03%）（P<0.05），表明GSK-3β活性被最显著抑制。术后8周，激光+GBR组成骨相关蛋白水平进一步升高，仍为各组最高；此时核β-catenin转位明显增强（58.7±3.2%），p-GSK-3β/GSK-3β比值降至0.21±0.03%，反映GSK-3β受到最强抑制。p-GSK-3β/GSK-3β比值与核β-catenin转位呈显著负相关（r=-0.76），符合GSK-3β抑制促进β-catenin核积累及成骨信号传导的机制。其他组成骨蛋白增幅有限，核β-catenin转位微弱，p-GSK-3β/GSK-3β比值相对较高，提示通路活化及成骨效应受限。
讨论部分首先阐述了重度牙周炎拔牙后骨吸收的核心机制：重度牙周炎患者拔牙后牙槽骨吸收速率可达健康个体的3-4倍，与拔牙窝持续性炎症微环境密切相关。残留细菌生物膜诱导炎症因子过度表达，不仅抑制成骨细胞活性、促进破骨细胞分化，还通过调控Wnt/β-catenin信号通路加剧骨破坏。该通路作为骨代谢的核心调控枢纽，其活化标志为β-catenin核转位，继而触发Runx2和BMP-2等成骨基因的转录。在牙周炎病理条件下，DKK-1等抑制因子异常上调，破坏成骨与破骨之间的动态平衡。该研究大鼠模型验证了这一机制：建模4周后牙周探诊深度≥0.5mm，牙槽骨垂直吸收超过根长1/3，牙龈沟液IL-6（120-130 pg/mL）和TNF-α（85-95 pg/mL）浓度显著升高，同时DKK-1表达增加，证实了炎症与Wnt/β-catenin介导成骨受抑制之间的关联。
研究人员指出，Er, Cr: YSGG激光（2780nm）通过同时发挥清创和抗炎作用促进骨再生，从而缓解对Wnt/β-catenin通路的抑制。精准清除细菌生物膜显著降低了炎症细胞因子水平，激光组术后4周IL-6和TNF-α浓度显著低于对照组。炎症下降对应GSK-3β磷酸化降低（激光组p-GSK-3β/GSK-3β比值0.61±0.03，低于对照组0.68±0.05），进而限制β-catenin降解并增强其核转位（21.3% vs. 18.5%）。此外，激光+GBR组DKK-1表达（58.7±3.2 pg/mL）较对照组（115.6±6.2 pg/mL）显著下调（P<0.05）。这些结果表明Er, Cr: YSGG激光缓解炎症、下调DKK-1，可能间接激活Wnt/β-catenin通路，为成骨创造有利微环境。
激光与GBR联合干预的协同优势在于：整合激光的抗炎效应、骨移植材料的支架功能以及屏障膜的空间维持功能，形成炎症抑制-通路激活-成骨诱导的协同级联。具体而言，激光介导的IL-6/TNF-α降低下调DKK-1，解除Wnt/β-catenin通路抑制；骨移植材料为成骨细胞黏附和成骨因子富集提供支架；屏障膜隔离并维持再生空间，延长激光与骨移植材料的协同作用时间。CBCT结果显示，联合治疗组术后8周BMD（0.57 g/cm³）和BV/TV（43.23%）较其他组显著升高，伴致密骨小梁和极少炎性浸润。激光+骨移植组与激光+GBR组的直接比较显示，后者BV/TV和BMD更高、DKK-1水平更低、β-catenin核转位率更高，表明屏障膜在激光照射和骨移植之外具有额外成骨效益，可能通过维持再生空间、阻止软组织长入、延长成骨信号局部滞留而间接有利于Wnt/β-catenin通路活化。但激光+骨移植组在多项参数上亦优于GBR组，提示激光照射本身通过抗炎和生物膜破坏效应对骨再生有实质性贡献。研究人员坦承，各组变量的重叠限制了完全分离各组分独立贡献的能力，激光介导的通路活化与屏障膜介导的空间维持之间相对权重尚无法从现有数据中确定。
研究局限性包括：大鼠模型与人类状况在骨代谢速率、炎症反应持续时间等方面存在差异，可能限制激光参数和治疗时间线向临床的直接外推；每组每个时间点n=5的样本量虽经统计学检验，但可能尚不足以完全捕捉生物学变异；最为重要的是，该研究提供的Wnt/β-catenin通路活化与骨再生改善之间的关联性证据，而非因果性证据。激光+GBR组中β-catenin、Runx2和BMP-2的上调可能是炎症降低的多种下游结果之一，而非联合干预对该通路的特异性直接效应。未来研究需采用药理学抑制剂（如DKK-1重组蛋白或GSK-3β抑制剂如LiCl）或遗传学工具（如条件性DKK-1敲低）直接确认Wnt/β-catenin活化在介导成骨获益中的因果作用。此外，五组实验设计中的重叠变量使得难以完全分离激光照射、骨移植和屏障膜置各组分对总体成骨结局的独立贡献。
研究结论指出，Er, Cr: YSGG激光联合GBR显著促进重度牙周炎大鼠拔牙窝骨再生，其机制可能与调控Wnt/β-catenin通路密切相关，建立了物理干预-信号通路调控-成骨效应的研究范式。牙龈沟液中DKK-1浓度和p-GSK-3β/GSK-3β比值与成骨结局密切相关，提示其作为治疗效果预测性生物标志物的潜力。但需考虑大鼠与人类之间的差异，包括大鼠更快的骨代谢和更短的炎症持续时间，以及为该动物模型优化的激光参数。故临床应用需延长随访并调整激光能量密度以确保安全性与有效性。验证人类患者牙龈沟液DKK-1水平与骨再生之间的相关性，或可确立指导治疗的关键阈值，最终为重度牙周炎患者功能重建提供新策略。
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