关键词:
hPDLSCs
牙周炎
1,25(OH)2D3
PLAP-1
成骨分化
摘要:
研究背景和目的:牙周炎是一种由细菌引起的慢性感染性炎症反应,它的病因复杂,牙周炎症破坏和牙槽骨吸收的机制仍不十分明确。目前的主流观点认为牙菌斑微生物是牙周炎的启动因子,产生的致病菌及其内毒素如脂多糖(LPS)等代谢产物激发了宿主炎症反应和免疫反应,产生大量白介素6(IL-6)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)等炎症因子,从而促进破骨分化与骨吸收。牙周炎时的牙槽骨吸收程度还与宿主全身和局部等多种因素有关,比如维生素D的缺乏,钙、磷的缺乏或不平衡等易感因素。目前,牙周膜干细胞(PDLSCs)因具有多向分化和免疫调节等特性成为牙周炎治疗的研究热点。然而,在炎症环境下,PDLSCs的多向分化潜能及其调节牙周组织再生的能力都受到不同程度的抑制,具体分子机制目前仍不明确。牙周膜相关蛋白-1(PLAP-1),又称为asporin(ASPN),是富含亮氨酸的重复蛋白多糖家族中的一员。PLAP-1高表达在骨关节炎患者关节软骨中,抑制软骨形成,是骨关节炎、腰椎间盘退变和类风湿关节炎的发病机制之一。现有研究表明在牙周组织中PLAP-1特异性高表达在牙周膜中,过表达PLAP-1可抑制牙周膜细胞的分化和矿化作用,因此,PLAP-1是牙周膜成骨分化中的一个负性调节因子。而在大鼠实验性牙周炎模型中,PLAP-1高表达在牙槽骨表面的单核细胞、多核细胞等炎症细胞中,同时使用免疫荧光细胞化学共定位检测显示,PLAP-1与CD68+浸润细胞呈正相关,以上结果均证实PLAP-1参与了牙周炎的发生发展过程。维生素D是目前临床上治疗骨质疏松的常用药物,它在体内通过二次羟化生成它的活化形式1,25-二羟维生素D3(1,25(OH)2D3)而进一步发挥生理作用。1,25(OH)2D3主要是通过与靶细胞胞质中的维生素D受体(VDR)结合后转录调控下游基因表达,进一步发挥其生理效应。1,25(OH)2D3在体内的靶器官分布广泛,VDR也广泛分布于参与钙磷代谢的小肠、骨和肾,同时也存在于牙体、脑、皮肤等。大量的研究结果显示,维生素D缺乏会增加牙周炎的发病率,促进骨吸收;增加血清维生素D水平则可以降低牙周炎的发病率,同时促进受损的牙周组织修复。而1,25(OH)2D3在牙周炎中的正向调节作用可能是通过抗炎、促骨形成等途径实现的,因此,1,25(OH)2D3在牙周炎中的确切作用与作用机制仍需要我们进一步研究。综上所述,1,25(OH)2D3的抗炎及促骨形成作用对牙周炎的治疗具有积极意义,又考虑到PLAP-1在牙周膜成骨分化中的的负性调节作用以及在牙周炎炎症细胞中的高表达,鉴于牙周组织也是1,25(OH)2D3的靶器官,且1,25(OH)2D3作为一种多功能的脂溶性维生素其下游靶基因分布广泛,因此我们提出科学假设:1,25(OH)2D3可能通过抑制PDLSCs中PLAP-1的表达解除部分牙周炎症状态时对牙周组织成骨活性的抑制,促进牙槽骨再生。若能阐明在炎症状态下1,25(OH)2D3对PDLSCs PLAP-1表达的影响及其调控机制,可能为牙周病治疗新靶点的筛选和相关促进骨再生药物的研发奠定理论基础。材料和方法:1.1,25(OH)2D3对LPS诱导的炎症状态下人的牙周膜干细胞(hPDLSCs)中PLAP-1表达的影响(1)应用酶解组织块法体外分离、培养hPDLSCs,特异性表面标志物利用流式细胞术进行检测,多向分化潜能利用成骨、成脂、成软骨诱导进行检测。(2)不同浓度的LPS处理体外培养的hPDLSCs,应用CCK-8实验检测LPS对hPDLSCs增殖能力的影响;实时定量PCR(qRT-PCR)法对炎症因子白介素6(IL-6)、白介素8(IL-8)进行检测;蛋白质印迹(Western-blot)和qRT-PCR检测PLAP-1成骨分化相关因子RUNT相关转录因子2(RUNX2)、碱性磷酸酶(ALP)、Ⅰ型胶原(COL1)以及PLAP-1的表达情况。(3)不同浓度的1,25(OH)2D3处理体外培养的hPDLSCs,通过CCK-8实验检测对hPDLSCs增殖能力的影响;对hPDLSCs进行成骨诱导,检测hPDLSCs ALP活性,分析细胞的ALP染色程度,分析细胞的茜素红染色强度,检测成骨分化相关因子RUNX2、ALP和COL1以及PLAP-1的mRNA和蛋白表达水平;免疫荧光和Western-blot检测1,25(OH)2D3对VDR表达情况的影响。(4)在以上的实验中筛选出合适浓度的1,25(OH)2D3和LPS,对hPDLSCs进行分组,通过茜素红染色、Western-blot和qRT-PCR检测成骨分化相关因子RUNX2、ALP、COL1以及PLAP-1的蛋白和mRNA表达的情况检测细胞成骨分化能力的变化;应用qRT-PCR法检测炎症因子IL-6、IL-8的表达情况。2.1,25