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背景:
临床上由于牙髓的创伤或者感染引起的牙髓炎或者根尖周炎,通常采用去除炎症牙髓和无机材料充填的方法来治疗。然而传统的根管治疗方法存在一定的不足之处。于是,人们基于组织工程原理,提出牙髓再生治疗(regenerative endodontic treatment,RET),即利用生物活性因子,干细胞和支架实现牙髓-牙本质样组织的再生。牙源性干细胞在一定条件下可以成牙本质向分化,形成成牙本质细胞样细胞,分泌矿化基质,形成管状牙本质,使得牙本质壁增厚,牙根继续发育,降低根折风险。我们期望找到一种优势明显的用于牙髓再生的“种子”细胞。人乳牙牙髓干细胞(stem cells from human exfoliated deciduous teeth,SHED)和人恒牙牙髓干细胞(dental pulp stem cells, DPSCs)均为起源于神经嵴的干细胞,它们具有自我更新能力及多向分化潜能,可以分化为多种细胞,如软骨细胞、成牙本质细胞、成骨细胞、肌细胞等。成纤维细胞生长因子(fibroblast growth factors ,FGFs)是一系列生长因子,在受损的骨骼组织,包括软骨,骨和牙齿的发育、修复和再生中发挥重要作用。其中,FGF2涉及正常和炎症牙髓细胞的增殖、归巢和迁移,同时,FGF2在修复性牙本质生成和牙髓细胞的增殖、迁移、分化和自我更新中起着至关重要的作用。FGF2与FGFR结合可以引起肝配蛋白ephrinB1磷酸化,而磷酸化的ephrinB1能够促进信号传导及转录活化因子3(signal transducer and activator of transcription 3, STAT3)磷酸化和入核,增强下游基因的转录。但是目前FGF2激活STAT3参与细胞成牙本质向分化的研究未见报道。
目的:
本实验旨在通过比较SHED和DPSCs成牙本质向分化能力,为牙髓再生找到理想的细胞来源;研究FGF2对SHED成牙本质向分化能力的影响,并对相关机制进行初步探究,为FGF2用于牙髓再生和利用组织工程技术实现临床牙髓再生提供理论依据。
方法:
第一部分:采用组织酶解法和有限稀释法分离培养SHED和DPSCs;用矿化诱导液诱导SHED和DPSCs分化,碱性磷酸酯酶(alkaline phosphatase, ALP)染色和茜素红染色检测钙盐沉积,RT-qPCR法检测牙本质基质蛋白-1(dentin matrix protein-1,DMP-1),牙本质涎磷蛋白(dentin sialophosphoprotein , DSPP),成纤维细胞生长因子受体FGFR1和FGFR2,ephrinB1和STAT3的mRNA表达水平,蛋白印迹实验(Western Blot)检测DMP-1,DSPP和ephrinB1的蛋白表达水平。
第二部分:RT-qPCR检测不同浓度的FGF2诱导SHED后,DMP-1和DSPP等的表达水平,筛选FGF2最佳浓度;用FGF2诱导SHED,在不同时间点收样,RT-qPCR和WesternBlot检测DMP-1,DSPP和STAT3的表达水平;CCK-8法检测Stattic对SHED的细胞毒性,WesternBlot法检测STAT3和P-STAT3等的表达水平,筛选Stattic最佳浓度;按分组:空白组、FGF2组、FGF2+Stattic组和FGF2+DMSO组处理细胞,WesternBlot法检测DSPP的表达。
结果:
第一部分:通过分离培养得到了较为纯化形态均一的SHED和DPSCs;SHED组ALP染色和茜素红染色结果均明显深于DPSCs组,说明SHED的早期成骨和钙盐沉积能力强于DPSCs;除3d组DMP-1的蛋白表达外,SHED组DMP-1和DSPP的mRNA和蛋白表达均高于DPSCs组,FGFR1,FGFR2,ephrinB1和STAT3的表达模式基本与DMP-1和DSPP一致。
第二部分:5ng/mL的FGF2可以有效促进SHED成牙本质标记物DMP-1和DSPP的表达;与空白组相比,FGF2组促进DMP-1和DSPP的表达和STAT3的磷酸化,且具有时间依赖性;Stattic的浓度为3μmol/mL时,细胞生长状态良好,且能抑制STAT3磷酸化和DMP-1和DSPP的表达;Stattic可以抑制STAT3的磷酸化,从而抑制FGF2对DSPP的表达水平的促进作用。
结论:
SHED的成牙本质向分化能力强于DPSCs,是理想的牙髓再生的“种子细胞”来源;FGF2通过激活STAT3促进SHED的成牙本质向分化,抑制STAT3的磷酸化可以抑制FGF2对SHED成牙本质向分化的促进作用,说明STAT3参与FGF2对SHED成牙本质向分化的调节,但参与成牙本质向分化的其他机制还需进一步研究。
临床上由于牙髓的创伤或者感染引起的牙髓炎或者根尖周炎,通常采用去除炎症牙髓和无机材料充填的方法来治疗。然而传统的根管治疗方法存在一定的不足之处。于是,人们基于组织工程原理,提出牙髓再生治疗(regenerative endodontic treatment,RET),即利用生物活性因子,干细胞和支架实现牙髓-牙本质样组织的再生。牙源性干细胞在一定条件下可以成牙本质向分化,形成成牙本质细胞样细胞,分泌矿化基质,形成管状牙本质,使得牙本质壁增厚,牙根继续发育,降低根折风险。我们期望找到一种优势明显的用于牙髓再生的“种子”细胞。人乳牙牙髓干细胞(stem cells from human exfoliated deciduous teeth,SHED)和人恒牙牙髓干细胞(dental pulp stem cells, DPSCs)均为起源于神经嵴的干细胞,它们具有自我更新能力及多向分化潜能,可以分化为多种细胞,如软骨细胞、成牙本质细胞、成骨细胞、肌细胞等。成纤维细胞生长因子(fibroblast growth factors ,FGFs)是一系列生长因子,在受损的骨骼组织,包括软骨,骨和牙齿的发育、修复和再生中发挥重要作用。其中,FGF2涉及正常和炎症牙髓细胞的增殖、归巢和迁移,同时,FGF2在修复性牙本质生成和牙髓细胞的增殖、迁移、分化和自我更新中起着至关重要的作用。FGF2与FGFR结合可以引起肝配蛋白ephrinB1磷酸化,而磷酸化的ephrinB1能够促进信号传导及转录活化因子3(signal transducer and activator of transcription 3, STAT3)磷酸化和入核,增强下游基因的转录。但是目前FGF2激活STAT3参与细胞成牙本质向分化的研究未见报道。
目的:
本实验旨在通过比较SHED和DPSCs成牙本质向分化能力,为牙髓再生找到理想的细胞来源;研究FGF2对SHED成牙本质向分化能力的影响,并对相关机制进行初步探究,为FGF2用于牙髓再生和利用组织工程技术实现临床牙髓再生提供理论依据。
方法:
第一部分:采用组织酶解法和有限稀释法分离培养SHED和DPSCs;用矿化诱导液诱导SHED和DPSCs分化,碱性磷酸酯酶(alkaline phosphatase, ALP)染色和茜素红染色检测钙盐沉积,RT-qPCR法检测牙本质基质蛋白-1(dentin matrix protein-1,DMP-1),牙本质涎磷蛋白(dentin sialophosphoprotein , DSPP),成纤维细胞生长因子受体FGFR1和FGFR2,ephrinB1和STAT3的mRNA表达水平,蛋白印迹实验(Western Blot)检测DMP-1,DSPP和ephrinB1的蛋白表达水平。
第二部分:RT-qPCR检测不同浓度的FGF2诱导SHED后,DMP-1和DSPP等的表达水平,筛选FGF2最佳浓度;用FGF2诱导SHED,在不同时间点收样,RT-qPCR和WesternBlot检测DMP-1,DSPP和STAT3的表达水平;CCK-8法检测Stattic对SHED的细胞毒性,WesternBlot法检测STAT3和P-STAT3等的表达水平,筛选Stattic最佳浓度;按分组:空白组、FGF2组、FGF2+Stattic组和FGF2+DMSO组处理细胞,WesternBlot法检测DSPP的表达。
结果:
第一部分:通过分离培养得到了较为纯化形态均一的SHED和DPSCs;SHED组ALP染色和茜素红染色结果均明显深于DPSCs组,说明SHED的早期成骨和钙盐沉积能力强于DPSCs;除3d组DMP-1的蛋白表达外,SHED组DMP-1和DSPP的mRNA和蛋白表达均高于DPSCs组,FGFR1,FGFR2,ephrinB1和STAT3的表达模式基本与DMP-1和DSPP一致。
第二部分:5ng/mL的FGF2可以有效促进SHED成牙本质标记物DMP-1和DSPP的表达;与空白组相比,FGF2组促进DMP-1和DSPP的表达和STAT3的磷酸化,且具有时间依赖性;Stattic的浓度为3μmol/mL时,细胞生长状态良好,且能抑制STAT3磷酸化和DMP-1和DSPP的表达;Stattic可以抑制STAT3的磷酸化,从而抑制FGF2对DSPP的表达水平的促进作用。
结论:
SHED的成牙本质向分化能力强于DPSCs,是理想的牙髓再生的“种子细胞”来源;FGF2通过激活STAT3促进SHED的成牙本质向分化,抑制STAT3的磷酸化可以抑制FGF2对SHED成牙本质向分化的促进作用,说明STAT3参与FGF2对SHED成牙本质向分化的调节,但参与成牙本质向分化的其他机制还需进一步研究。