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炎症微环境下牙周膜干细胞成骨分化的调控机制
干细胞由内部多种复杂信号通路控制,受干细胞周围微环境影响,调控干细胞参与组织修复与再生.近年来,牙周膜干细胞(periodontal ligament stem cell,PDLSCs)作为口腔组织工程领域中的重要种子细胞,被广泛应用于牙周再生研究.而炎症微环境来源的PDLSCs成骨分化能力减弱,继而影响其应用于牙周复合体的完整再生.本文将就炎症微环境下PDLSCs成骨分化的调控机制作一综述.
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牙周膜干细胞的研究
牙周膜干细胞是存在于牙周膜中的一种成体干细胞,具有高度增殖、自我更新能力和多分化潜能.牙周膜干细胞的研究对牙周组织工程和牙周组织的修复再生具有重大意义,本文就牙周膜干细胞的研究现状作一综述,并对其应用前景及目前存在的问题进行讨论.
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牙周膜中的干细胞
牙周膜中在存在成体干细胞-牙周膜细胞,它有分化为其它细胞的能力.但对其定性和定位尚不明确.成体干细胞的研究在组织和器官修复再生中具有重要意义.近年来,在现代细胞生物学、分子生物学和分子遗传学研究的推动下,有关牙周膜干细胞的来源、体外培养、细胞表型和功能等研究积极展开.本文将对其研究进展及在牙周疾病和牙齿再生修复中的应用前景作一综述.
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模拟微重力培养环境下牙周膜干细胞生长状态的研究
目的 探讨模拟微重力培养体系下人牙周膜干细胞(human periodontal ligament stem cells,HPDLSCs)的生长特点.方法 在体外用有限稀释法克隆化生长获得HPDLSCs,接种于葡聚糖微载体,观察在旋转微重力细胞培养环境下与普通重力环境下细胞生长状态的差异.结果 利用克隆生长法成功获取具备多向分化潜能的HPDLSCs,在微重力环境下的微载体表面细胞多呈半球形,少数铺展为不规则扁平形或长梭形,与普通重力环境相比,细胞生长速度明显加快.结论 三维微重力培养环境可以迅速获得大量的HPDLSCs,为构建工程化牙周组织奠定了实验基础.
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牙周膜干细胞成脂分化的研究进展
牙周膜干细胞( periodontal ligament stem cells,PDLSCs)被认为是牙周组织工程理想的种子细胞,具有多向分化潜能。间充质干细胞在成脂和成骨分化过程中具有相互制约的平衡关系,成脂分化的诱导因素通常是成骨分化的抑制因素,反之亦然。本文就近年来PDLSCs成脂分化的诱导、鉴定方法及相关转录因子的研究进展进行综述,分析PDLSCs成脂分化的机制,探讨通过抑制PDLSCs成脂分化促进其成骨分化的可行性,为治疗牙槽骨吸收等骨骼性疾病提供参考。
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牙周膜干细胞的研究进展
牙周膜干细胞(periodontal ligament stem cells,PDLSCs)是目前国内外研究多的牙周组织工程种子细胞.不同的牙周膜干细胞培养条件会导致PDLSCs干性发生变化,不同的鉴定标准也使得当前的研究结果存在差异和不可对比性.本文通过介绍PDLSCs的生物学特性以及影响PDLSCs干性的因素,探讨PDLSCs的鉴定及培养标准,为后续研究提供参考.
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犬骨髓基质细胞矿化不同阶段对犬牙周膜干细胞增殖和分化的影响
目的 观察矿化不同阶段犬髂骨骨髓基质细胞(iliac bone marrow stromal cells,I-BMSCs)条件培养液对犬牙周膜干细胞(canine periodontal ligament stem cells,PDLSCs)增殖和分化的影响,为分析骨髓基质细胞调控牙周膜干细胞的生物学行为奠定基础.方法 体外培养犬骨髓基质细胞和流式细胞术分选纯化PDLSCs.取第三代PDLSCs,分别加入髂骨骨髓基质细胞矿化条件培养液(iliac bone marrow stromal cells conditioned medium,I-BMSCs-CM)行间接共培养PDLSCs.Control组:单纯的未诱导的PDLSCs,用含15％FBS的DMEM培养液常规培养;实验组为I-BMSCs-CM组、I-BMSCs-CM-10ds组、I-BMSCs-CM-15ds组.I-BMSCs-CM组:I-BMSCs诱导的PDLSCs;I-BMSCs-CM-10ds组:成骨诱导10 d的I-BMSCs诱导的PDLSCs;I-BMSCs-CM-15ds组:成骨诱导15d的I-BMSCs诱导的PDLSCs.MTT法绘制细胞增殖曲线;qRT-PCR检测PDLSCs成骨分化相关基因的表达:特异AT序列结合蛋白2(special AT-rich sequence binding protein 2,Satb2)、核心结合因子2(runt-related transcription factor 2,Runx2)、骨钙素(osteocalcin,OCN);Western blot检测Satb2、Runx2和OCN蛋白表达变化.结果 PDLSCs呈长梭形,表达波形丝蛋白,具备成骨及脂向分化能力.生长曲线显示I-BMSCs能促进PDLSCs的增殖,I-BMSCs-CM-15ds促进PDLSCs增殖为明显(F=342.8,P=0.017).qRT-PCR和Western blot均能检测到PDLSCs的Satb2、Runx2和OCN的表达,第7天时实验组的PDLSCs的Satb2、Runx2和OCN的表达均高于对照组.I-BMSCs-CM-15ds上调PDLSCs的Satb2、Runx2、OCN蛋白表达为显著,分别是Control组的3.04倍(Fsath2=24.48,P=0.014)、5.1倍(FRunx2=12.25,P＜0.001)和3.67倍(FOCN=18.35,P=0.022).结论 矿化程度较高的I-BMSCs更能促进PDLSCs增殖和向成骨样细胞分化,提示终末分化骨细胞可能诱发了PDLSCs的成骨分化.
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烟碱抑制人牙周膜干细胞成骨能力的研究
目的：研究烟碱对人牙周膜干细胞（periodontalligamentstemcell，PDLSC）成骨能力的影响。方法运用流式细胞仪检测有限稀释法培养的 PDLSC 的表面抗原标志物，采用细胞增殖检测试剂盒检测分别经10－3 mol／L、10－5 mol／L、10－7 mol／L浓度烟碱刺激后PDLSC增殖能力变化。运用碱性磷酸酶定性染色和实时定量PCR检测不同浓度烟碱刺激及烟碱联合拮抗剂α－银环蛇毒素（α-bungarotoxin，α-BTX）刺激后，PDLSC成骨能力的改变。结果经过有限稀释法所得的细胞阳性表达间充质干细胞的标志物，不同浓度的烟碱可抑制PDLSC的增殖及成骨能力，加入拮抗剂α-BTX后，烟碱抑制PDLSC成骨的作用降低。结论烟碱能够抑制PDLSC的成骨能力。
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应用牙周膜干细胞—牙囊干细胞复合细胞膜片同种异体移植修复比格犬牙周组织缺损的研究
目的 拟构建比格犬牙周缺损模型,观察牙周膜干细胞—牙囊干细胞复合细胞膜片修复牙周组织缺损的效果.方法 分离培养比格犬牙囊干细胞、牙周膜干细胞,制备牙囊干细胞细胞膜片、牙周膜干细胞细胞膜片以及以上2种细胞的复合细胞膜片,将膜片混合支架材料同种异体植入成年雄性健康比格犬牙周缺损模型,对照组只植入支架材料.分别于移植后1周、2周、4周、6周、8周、12周检测探诊深度、牙龈退缩、附着丧失情况.12周后观察分析牙周再生的组织形态学变化.结果 牙周临床检查及组织学形态学分析显示,3个膜片移植组牙周再生效果较对照组效果明显,其中复合细胞膜片移植组明显高于其余两个单一膜片移植组(P<0.05).结论 牙周膜干细胞—牙囊干细胞复合膜片同种异体移植更有利于修复比格犬牙周缺损.
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年龄因素对牙周膜干细胞增殖和分化能力的影响
目的 评估年龄因素对牙周膜干细胞(PDLSC)增殖、分化能力的影响.方法 选取来源于12位不同的患者因阻生需要拔除的第三磨牙12颗,根据患者年龄分为A组(年龄18～20岁)、B组(年龄45～50岁).分离培养获得PDLSC.MTT检测A、B组PDLSC增殖能力;进行成骨、成脂诱导,并用茜素红染色及油红O染色评价其分化能力;SA-βG染色分析A、B组细胞衰老情况;将A、B组PDLSC成骨诱导7d后进行ALP染色并同时采用Western blotting检测OCN、ALP的表达.结果 不同年龄阶段的供体中都能分离出PDLSC,然而其增殖和成骨分化能力随年龄增加而降低,成脂分化能力和SA-βG表达随年龄增加而增加.ALP和OCN成骨诱导7d后表达水平均升高,且A组高于B组.结论 随年龄增长能在牙周膜中获取PDLSC,随年龄增加其增殖与成骨分化能力下降,但成脂分化能力和SA-β表达则增加.
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基因芯片筛选人牙周膜干细胞成骨分化生物学标记物的研究
目的：发现牙周膜干细胞（PDLSCs）骨向分化后显著高表达的环状RNA（circRNA），探索circRNA在PDLSCs骨向分化中生物学标记物的作用。方法用酶消化法体外培养牙周膜细胞，通过免疫磁珠法分选出PDLSCs。用普通培养基和成骨诱导培养基分别培养PDLSCs 21 d，茜素红染色检测矿化结节的形成，RT－qPCR检测碱性磷酸酶（ALP）、骨钙素（OCN）和Runt相关转录因子2（Runx2）的表达。采用Arraystar公司的circRNA芯片检测PDLSCs骨向分化前后整体circRNAs的差异表达，将芯片中上调变化显著的前10位circRNAs进行PCR引物设计，RT－qPCR检测circRNA的表达情况。结果 PDLSCs骨向诱导21 d后，茜素红染色阳性，有大量矿化结节形成，ALP、OCN和Runx2表达量明显升高。 Hsa＿circ＿0008433在PDLSCs骨向诱导21 d后显著高表达。结论Hsa＿circ＿0008433将来可能是PDLSCs骨向分化新的生物学标记物。
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尼古丁对人牙周膜干细胞形态、增殖能力及成骨分化能力的影响及机制探讨
目的 探讨尼古丁对人牙周膜干细胞(PDLSCs)形态、增殖能力、成骨分化能力的影响,并分析其影响机制.方法 研究对象为2015年3月至2017年3月于本院口腔科就诊的120例正畸拔牙患者,均为健康前磨牙,随机分为A组、B组、C组、对照组,各30例.对PDLSCs进行体外培养,并配置不同浓度尼古丁培养液刺激PDLSCs,A组尼古丁浓度为10-4 mol/L,B组为10-3 mol/L,C组为10-2 mol/L,对照组加入不含尼古丁的培养液.采用WST-1试剂盒检测PDLSCs增殖情况,分析经尼古丁刺激后PDLSCs相关成骨分化基因表达量.结果 A组PDLSCs形态发生了明显改变,且细胞计数低于B组、C组及对照组,B组、C组PDLSCs形态相似,对照组细胞生长良好.A组、B组、C组24、48、72、96 h细胞增殖水平较对照组更低,且A组、B组低于C组,组间比较,差异有统计学意义(均P＜ 0.05);A组、B组、C组96 h后细胞增殖能力较24、48、72 h更低,差异有统计学意义(均P＜0.05).A组、B组各时段PDLSCs抑制率较C组更高,且A组高于B组,组间比较差异有统计学意义(均P＜0.05);三组96 h后PDLSCs抑制率较24、48、72 h显著增高,差异有统计学意义(均P＜0.05).A组、B组、C组各时段PDLSCs成骨分化基因表达量较对照组更低,且A组低于B组、C组,B组低于C组,组间比较差异有统计学意义(均P＜ 0.05).结论 尼古丁可导致PDLSCs形态改变,并降低细胞增殖、成骨分化能力,随着浓度增高、作用时间延长,产生的影响越大,这可能与其自身的毒性作用及其对线粒体、TLR4表达的影响有关.
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苯妥英钠对大鼠牙周膜干细胞粘附于牙根面的影响
目的 探索不同浓度苯妥英钠(PHT)对大鼠牙周膜干细胞(rat periodontal ligament stem cells,rPDLSCs)粘附于牙根面的影响,为PHT应用于牙周重建提供一定的实验依据,为牙周炎的治疗提供了新思路.方法 提取大鼠rPDLSCs,培养并纯化.通过多项诱导分化、表面标记物鉴定后,使细胞在不同浓度PHT刺激条件下,与牙骨质片共同培养,检测粘附于牙骨质片上的细胞量并作比较.结果 20～ 80 mg/L浓度范围内的PHT能够促进rPDLSCs的粘附数量,40 mg/L PHT组促进粘附的效果强.实验组与对照组有显著统计学差异.结论 适合浓度的PHT可以促进rPDLSCs粘附于牙骨质表面,40 mg/L PHT组促进粘附的效果强.
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牙周膜干细胞移植促进兔牙槽骨再生的实验研究
目的:研究牙周膜干细胞(periodontal ligament stem cell,PDLSC)复合透明质酸钠凝胶载体(sodium hyaluronic acid gel,HAG)移植在兔下颌牙槽骨缺损区促进骨再生的效能与机制.方法:拔除兔下颌磨牙,获取牙周膜组织做细胞培养;在兔下颌骨双尖牙区邻牙间隙的下方制备6 mm × 6 mm × 3 mm 骨缺损,建立兔下颌牙槽骨骨缺损的动物模型,实验共分为4组,透明质酸钠凝胶复合牙周膜干细胞组(HAG + PDLSC组)、单纯牙周膜干细胞组(PDLSC组),透明质酸钠凝胶组(HAG组)和空白对照组.通过组织学检测、免疫组化染色和骨计量学研究分析各组修复效果.结果:透明质酸钠凝胶复合牙周膜干细胞组与其他各组相比,各指标差异均有显著性(P ＜ 0.05);单纯牙周膜干细胞组与空白组及单纯透明质酸钠凝胶组在成骨情况比较无明显统计学差异(P ＞ 0.05).结论:单纯牙周膜干细胞移植没有明显促进成骨的性能,当透明质酸钠凝胶作为细胞载体,牙周膜干细胞可显著促进牙槽骨再生修复重建,该复合体具有良好的临床应用前景.
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内质网应激-线粒体凋亡通路在糖尿病牙周病中的研究进展
糖尿病性牙周病(DPD)是由高血糖或糖耐受量降低等因素作用导致机体抵抗力下降而出现的牙周支持组织破坏的一种口腔疾病,是糖尿病常见并发症之一,严重危害人类健康.目前研究已证实内质网应激、线粒体凋亡通路介导了牙周疾病的发生与发展,然而其发病机制还不清楚.内质网应激、线粒体凋亡信号通路是否直接参与糖尿病牙周病疾病进展,相关研究甚少.基于此,本文综述了牙周膜干细胞、内质网应激、线粒体凋亡通路等方面在糖尿病牙周病中的作用及相关机制的研究进展.
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人参皂苷Rg1促进人牙周膜干细胞增殖与成骨分化
目的 观察人参皂苷Rg1对体外培养的人牙周膜干细胞(periodontal ligament stem cells,PDLSCs)增殖和成骨分化的影响.方法 选取第3代PDLSCs,采用MTT法和细胞周期检测不同浓度(0.25、0.5、1、2、4μmol/L)人参皂苷Rg1对PDLSCs增殖的影响；采用碱性磷酸酶(ALP)活性、实时荧光定量RT-PCR和放免法检测人参皂苷Rg1对PDLSCs成骨分化的影响；采用ELISA方法检测人参皂苷Rg1对PDLSCs碱性成纤维细胞生长因子(basic fibroblast growth factor,bFGF)表达的影响.结果 与对照组比较,浓度为0.5、1、2μmol/L的人参皂苷Rg1能明显提高PDLSCs的增殖能力(P＜0.05),其中浓度为1μmol/L的促增殖作用强,S+G2/M期细胞百分率明显高于对照组(P＜0.05)；浓度为1μmol/L的人参皂苷Rg1组ALP活性、骨钙素(osteocalcin,OCN)和bFGF的表达水平明显高于对照组(P＜0.05).结论 人参皂苷Rg1对体外培养的PDLSCs有促进增殖和成骨分化的作用.
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BMPs-ERK5信号通路调控人牙周膜干细胞成骨分化的研究
目的 比较骨形态发生蛋白(bone morphogenetic proteins,BMP)2、7、9对人牙周膜干细胞(human periodontal ligament stem cells,hPDLSCs)成骨分化的诱导作用,探讨BMPs-ERK5信号通路在成骨分化中的作用.方法 首先采用组织块酶消化法分离培养原代hPDLSCs并鉴定,利用腺病毒载体介导的GFP、BMP2、BMP7和BMP9(Ad-GFP、Ad-BMP2、Ad-BMP7、Ad-BMP9)分别感染hPDLSCs,通过早期成骨分化指标碱性磷酸酶活性定性和定量检测、茜素红染色检测晚期成骨分化指标钙盐结节沉积情况、qRT-PCR检测细胞成骨分化相关基因骨钙蛋白和骨桥蛋白mRNA表达,比较发现BMP9对细胞成骨分化的作用强;采用Ad-BMP9感染hPDLSCs 24 h后,检测BMP9作用PDLSCs后对ERK5磷酸化水平的影响和ERK5信号通路特异性抑制剂BIX02189预处理后BMP9-ERK5通路对hPDLSCs成骨分化的影响.结果 ①分离培养的hPDLSCs为成纤维细胞样,呈漩涡状生长,抗波形蛋白表达阳性,抗角蛋白表达阴性,具有间充质属性和克隆形成能力.②BMP2、BMP7和BMP9均有促进细胞成骨分化作用,其中3组的碱性磷酸酶定量结果和成骨分化相关基因相对表达量与GFP组比较,差异具有统计学意义(P＜0.05),且BMP9效力强.③Western blot检测显示BMP9增强p-ERK5的表达.而抑制剂BIX02189呈剂量依赖性地抑制p-ERK5的表达.BIX02189预处理细胞后、感染Ad-BMP9的结果显示,BMP9对细胞的促成骨作用较未处理组明显降低,其中BMP9组的碱性磷酸酶定量分析结果与成骨分化相关基因相对表达量与BIX02189处理组比较,差异具有统计学意义(P＜0.05).结论 BMP9具有较强的促hPDLSCs成骨分化作用,ERK5信号转导途径在BMP9诱导hPDLSCs成骨分化过程中发挥了正向调节作用.
关键词： 骨形态发生蛋白 牙周膜干细胞 成骨分化 细胞外信号调节激酶5 -
DKK1对AGEs/TNF-α微环境牙周膜干细胞骨向分化能力的影响
目的 研究Wnt糖基化终末产物(AGEs)/肿瘤坏死因子-α(TNF-α)模拟糖尿病伴牙周炎微环境时,Wnt信号通路因子DKK1对牙周膜干细胞(PDLSCs)骨向分化能力的影响.方法 采用组织块酶消化法培养人PDLSCs;采用流式细胞仪进行PDLSCs间充质干细胞表面分子鉴定;采用重组外源性AGEs/TNF-α模拟糖尿病伴牙周炎微环境;将实验组分为对照组(PDLSCs组)、AGEs/TNF-α模拟糖尿病伴牙周炎微环境组(AT-PDLSCs组)及DKK1处理AGEs/TNF-α模拟糖尿病伴牙周炎微环境组(D+AT-PDLSCs组);采用逆转录-聚合酶链式反应(RT-PCR)及蛋白质印迹法(Western blotting)检测成骨相关基因mRNA及蛋白的表达量.结果 采用组织块酶消化法成功培养出牙周膜来源的细胞.经流式细胞仪检测,细胞阳性表达STRO-1、CD271、CD146、CD44、CD90,阴性表达CD45.碱性磷酸酶(ALP)及茜素红染色表明,AT-PDLSCs组的成骨能力受到抑制.RT-PCR检测结果表明,AT-PDLSCs组Runx2、ALP表达量低,D+AT-PDLSCs组表达量高于AT-PDLSCs组,PDLSCs组表达量高.Western blotting检测结果表明,Runx2及Osterix表达水平趋势与RT-PCR结果相一致.结论 AGEs/TNF-α模拟的糖尿病伴牙周炎PDLSCs骨向分化能力明显受损,D+AT-PDLSCs组PDLSCs骨向分化潜能可逆转,DKK1介导的Wnt通路可作为糖尿病伴牙周炎的潜在治疗靶点.
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微小RNA在人牙周膜来源细胞成骨分化中的作用
人牙周膜来源细胞是一个异质性细胞群,能够分化成成骨细胞,参与牙槽骨改建、修复和牙周再生.微小RNA(miRNA)被认为在细胞调控分化进程中发挥了关键作用,也是维持细胞分化特性和调节分化的关键因子,miRNA靶向结合目的基因,通过上调或下调的调控方式产生促进或抑制成骨的作用.本文总结目前miRNA在人牙周膜来源细胞成骨分化过程中的相关研究,就miRNA在矿化或机械力诱导作用条件下可能发挥的功能、调控的靶基因及通路进行综述.
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Dickkopf 1与骨破坏性疾病的关系
Dickkopf（DKK）1是一种分泌型糖蛋白，为无翅型小鼠乳房肿瘤病毒整合位点家族（WNT）信号转导通路的重要抑制因子之一，可通过与低密度脂蛋白受体相关蛋白5/6等WNT受体复合体的结合来抑制WNT信号转导通路的信号转导。DKK1既在骨质疏松症、类风湿关节炎、多发性骨髓瘤和牙周炎等疾病中都存在着异常表达，亦在骨代谢中发挥重要的作用。本文就近年来DKK1与骨破坏性疾病的关系等研究进展作一综述，以抑制骨破坏和修复骨损失为终研究目的，为治疗牙周炎和获得牙槽骨再生寻找新的途径。
关键词： Dickkopf 1 骨破坏 牙周炎 牙周膜干细胞
