Oestrogen regulates proliferation, osteoblastic differentiation, collagen synthesis and periostin gene expression in human periodontal ligament cells through oestrogen receptor beta

Objective

The present study was designed to examine how oestrogen regulates proliferation, osteoblastic differentiation, collagen synthesis and periostin gene expression in primary human periodontal ligament (hPDL) cells.

Design

The short interfering RNA (siRNA) technique was used to inhibit oestrogen receptor beta (ERβ) expression hPDL cells. hPDL cell were isolated and fully characterized. A colorimetric assay was applied for the determination of alkaline phosphatase (ALP). An ELISA kit was used to detect osteocalcin (OCN) levels. Collagen synthesis was determined by measuring the incorporation of L-[3H] praline. RT-PCR was performed to detection of periostin mRNA relative gene expression.

Results

ERβ mRNA was expressed in hPDL cells and significant inhibition of mRNA expression and ERβ mature protein of the ERβ was evident in the siRNA group. At 72 h, there was a significant increase in non-transfected hPDL cell proliferation after estradiol stimulation. Addition of 17β-estradiol significantly enhanced ALP activity and production of OCN in non-transfected cells but had no effect on collagen synthesis. A clear increase in periostin mRNA expression levels was observed after incubating hPDL cells with estradiol. In hPDL-siERβ cells, the application of estradiol did not produce any evident differences in periostin mRNA expression

Conclusions

ERβ may play important roles in oestrogen-induced effects on hPDL cell proliferation, osteoblastic differentiation and expression of key molecules for the functional and structural integrity of the periodontium (i.e. periostin).     

雌激素受体β对牙周膜细胞骨向分化能力影响的研究

目的 研究小干扰RNA(small interfering RNA,siRNA)抑制人牙周膜成纤维细胞(human periodontal ligament fibroblast cell,HPLF)中雌激素受体β(estrogen receptor β,ERβ)后,对17β-雌二醇(E2)诱导的成骨能力的影响。方法 设计并合成针对ERβ基因siRNA的寡核苷酸序列,插入载体形成重组载体。重组载体经测序鉴定后,以脂质体法转染至HPLF细胞中,蛋白质印迹法及RT-PCR法检测转染前后ERβ的表达情况。鉴定后用1×10-7mol/L的17β-E2干预经ERβsiRNA转染的HPLF细胞和未经ERβsiRNA转染的HPLF细胞,测定细胞的碱性磷酸酶(alkaline phosphatase,ALP)活性和骨钙素(os-teocalcin,OCN)含量。结果 测序鉴定重组质粒后,蛋白质印迹法及RT-PCR结果 显示ERβsiRNA载体可特异地抑制HPLF细胞中ERβ的表达。经雌激素干预后,HPLF细胞ALP活性和OCN含量高于对照组(P<0.01),但ERβsiRNA载体稳定转染的HPLF细胞ALP活性和OCN含量与对照组相比没有显著性差异。结论 雌激素可能通过ERβ亚基促进人牙周膜成纤维细胞的骨向分化能力。     

低氧对人牙周膜细胞骨向分化能力的影响

目的 研究低氧对人牙周膜细胞（PDLC）的碱性磷酸酶（ALP）活性及成骨相关基因表达的影响.方法 采用组织块法体外分离培养人PDLC;取第3 ～ 5 代细胞分别在常氧和低氧条件下培养后检测其ALP 活性;并通过荧光定量聚合酶链反应（PCR）观察低氧处理后人PDLC 中成骨相关基因的表达变化.结果 低氧12、24、36、48 h 组ALP 活性均比常氧组高;其中低氧48 h 组与常氧组相比明显升高,差异有统计学意义（P ＜ 0.05）;低氧48 h 组ALP mRNA 表达比常氧组高,差异具有统计学意义（P ＜ 0.05）;4 个时间点低氧组骨钙蛋白（OCN）mRNA 表达均比常氧组高,且差异有统计学意义（12、36 h：P ＜ 0.05;24、48 h：P ＜ 0.01）.结论 低氧增强人PDLC 的ALP 活性,上调ALP mRNA 和OCN mRNA 的表达,促进人PDLC 向成骨细胞分化,同时促进成骨细胞的矿化,提示低氧环境对人PDLC 的骨向分化功能产生一定的影响.     

辛伐他汀对人牙周膜细胞增殖和分化的影响

目的:研究辛伐他汀对人牙周膜细胞增殖和成骨分化的影响.方法:将第4 代人牙周膜细胞在条件矿化培养液中诱导培养,同时加入不同浓度的辛伐他汀(10-9、10-8、10-7、10-6 mol/L),噻唑蓝(methyl thiazolyl tetrazolium,MTT)法检测细胞增殖情况,4-硝基苯基磷酸二钠盐(4-nitrophenyl phosphate,hexahydrate,PNPP)偶氮法检测碱性磷酸酶(alkaline phosphatase,ALP)活性.结果:辛伐他汀各浓度组均能促进人牙周膜细胞的增殖和分化,其中10-8、10-7、10-6 mol/L组与对照组比较,差异有统计学意义(P<0.05),10-7 mol/L的辛伐他汀组促进细胞增殖和ALP活性的作用最明显.结论:适宜浓度的辛伐他汀可有效促进人牙周膜细胞的增殖和成骨分化.     

bFGF和壳聚糖对人牙周膜成纤维细胞的作用

目的:探讨水溶性壳聚糖和碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)二者联合应用,对人牙周膜成纤维细胞(HPDLFs)的生长增殖和成骨性能的影响。方法:原代培养HPDLFs,观察bFGF和壳聚糖联合作用于HPDLFs后,细胞的增殖情况(MTT比色测定法)、碱性磷酸酶(ALP)活性及骨钙素(OC,放免法检测)的变化情况,并进行统计学分析。结果:bFGF(10ng/ml)和低剂量壳聚糖(0.2mg/ml)组促进细胞增殖,不降低碱性磷酸酶活性,且提高骨钙素合成量。相对bFGF单独作用组,bFGF和壳聚糖联合作用组可上调ALP活性,bFGF(10ng/ml)和高剂量壳聚糖(2mg/ml)组抑制细胞增殖,不降低碱性磷酸酶活性,且有较高的骨钙素合成量。结论:bFGF和低剂量壳聚糖联合作用既可促进细胞增殖,又可促进HPDLFs向成骨细胞转化。bFGF和壳聚糖联合应用可能是一种新型的牙周组织再生的诱导材料。     

釉基质蛋白对人牙周膜细胞群骨钙素的影响

目的研究人牙周膜细胞群(human periodontal ligament cell populations,hPDLPs)在釉基质蛋白(em-dogain,EMD)诱导下骨钙素(osteocalcin,OCN)表达的改变。方法组织块法分离培养人牙周膜细胞,实验组用含100 mg/L EMD的培养液诱导6 d,对照组不经EMD诱导培养。免疫细胞化学和实时定量聚合酶链反应(polymer-ase chain reaction,PCR)检测成牙骨质细胞矿化相关蛋白OCN的表达。结果免疫细胞化学结果显示,实验组和对照组hPDLPs细胞胞浆均可见黄色或棕黄色颗粒,OCN表达呈阳性;实验组hPDLPs的OCN检测平均光密度值为0.172 43±0.014 85,对照组为0.167 01±0.017 03,组间差异无统计学意义(t=0.757,P=0.459);实时定量PCR检测结果显示,实验组骨钙素相对表达量是对照组的1.13倍。结论 EMD对hPDLPs的OCN表达无明显影响。     

维A酸对体外培养的人牙周韧带细胞的生物学作用

目的:探讨维A酸对体外培养的人牙周韧带细胞的生物学作用。方法:体外培养人牙周韧带细胞。分别以不同浓度的维A酸作用于细胞,在倒置显微镜下观察不同浓度的维A酸对细胞形态与排列的影响;并通过MTT法、酶动力学方法及考马斯亮蓝法检测维A酸对细胞增殖活性、碱性磷酸酶活性及蛋白质合成的影响。结果:维A酸能增强牙周韧带细胞的碱性磷酸酶活性,10-6mol／L浓度的维A酸对细胞的作用效果最明显(P<0.01);而对细胞形态与排列、增殖能力及总蛋白合成无影响。结论:维A酸可促进牙周韧带细胞向成骨样细胞方向分化。     

牙周膜相关蛋白1在人牙周膜细胞成骨分化过程中的表达

目的 研究牙周膜相关蛋白1（PLAP-1）在人牙周膜细胞（PDLC）成骨分化过程中的表达变化,为明确PLAP-1 在牙周组织中的作用奠定基础.方法 酶消化法培养人PDLC,免疫细胞化学染色鉴定其来源和PLAP-1 的表达,茜素红染色和碱性磷酸酶（ALP）实验鉴定其成骨分化能力,定量反转录聚合酶链反应（RT-PCR）检测其成骨分化过程中,PLAP-1、Periostin、RGD-CAP、RUNX2、OCN 和OPN mRNA 表达变化,Western blot 检测PLAP-1、RUNX2 和OCN 蛋白表达变化并进行统计分析.结果 培养的人PDLC 来源于间充质;人PDLC 矿化诱导21 d 后茜素红染色阳性,矿化诱导后7、14、21 d 时ALP 活性较对照组明显增高（P ＜ 0.05）,具有成骨分化能力;PLAP-1 免疫细胞化学染色阳性;定量RT-PCR 和Western blot 结果显示,人PDLC 在mRNA 和蛋白水平均表达PLAP-1,且mRNA 表达量随人PDLC 成骨分化过程发生变化,诱导14 d上调,诱导21 d 下调,较对照组有明显差异（P ＜ 0.05）,Western blot 检测蛋白表达显示类似的表达趋势.结论 PLAP-1 在基因及蛋白水平均高表达于人PDLC,其表达量随人PDLC 成骨分化成一定模式,提示其参与调控牙周膜的功能与稳定,但其精细的调控功能还有待进一步深入研究.     

牙龈卟啉单胞菌超声提取物对人牙周膜干细胞骨向分化的影响

目的 本研究目的是检测牙龈卟啉单胞菌(Porphyromonas gingivalis,P.gingivalis)2561超声提取物对人牙周膜干细胞(Human periodontal ligament stem cells,hPDLSCs)的增殖及其骨向分化相关蛋白表达的影响.方法 标准厌氧培养环境下培养P.gingivalis.收集细菌菌落,离心,制备细菌的超声提取物,然后以不同的浓度加入hPDLSCs的培养液中.培养六天后观察hPDLSCs的增殖及碱性磷酸酶(Alkaline phosphatase,ALPase)的表达.提取蛋白并用Western Blotting检测骨黏结蛋白(Osteonectin,ON)的表达.结果 与对照组相比,P.gingivalis明显抑制hPDLSCs的生长(P＜0.05),显著降低了hPDLSCs中ALPase的表达(P＜0.05);1μg/ml P.gingivalis上调ON的表达,而100μg/ml P.gingivalis明显下调ON的表达.结论 这些结果提示作为牙周炎病原菌,大量的P.gingivalis可能,至少部分通过抑制hPDLSCs的增殖及其骨向分化能力,抑制了牙周炎症所致牙周组织破坏后牙周组织的自我修复能力.     

siRNA沉默CPNE7基因表达抑制人牙周膜细胞的增殖及骨向分化

目的:探讨沉默CopineⅦ(CPNE7 siRNA)对人牙周膜细胞(human periodontal ligament cells,hPDLs)增殖及骨向分化的作用及其可能机制.方法:体外分离培养hPDLs,采用脂质体转染法将沉默CPNE7的质粒pSUPER-CPNE7转染至hPDLs.采用RT-PCR和Western印迹法检测CPNE7的表达,ELISA检测CPNE7 siRNA对NF-κB活性的作用.给予10 μmol/L NF-κB抑制剂吡咯烷二硫代甲酸铵盐(pyrrolidinedithiocarbamic acid ammonium salt,PDTC)预处理hPDLs 30 min,采用CCK8检测CPNE7对细胞增殖的影响,ELISA检测碱性磷酸酶(alkaline phosphatase,ALP)活性,RT-PCR和Western印迹法检测RUNX2、OSX和OCN的表达.采用SPSS11.0软件包对数据进行统计学分析.结果:hPDLs经转染pSUPER-CPNE7,CPNE7表达下调,有显著性差异(P＜0.05).CPNE7 siRNA显著增强NF-κB的活性.与对照组(CON)相比,CPNE7 siRNA显著抑制hPDLs增殖,下调ALP活性及RUNX2、OSX和OCN的表达,给予PDTC促进hPDLs增殖,增强ALP活性并上调RUNX2、OSX和OCN的表达.结论:CPNE7 siRNA通过NF-κB通路抑制hPDLs增殖和骨向分化.     

Synthetic ameloblastin peptide stimulates differentiation of human periodontal ligament cells

Objective

This study investigates the effect of the N-terminal region of a synthetic porcine ameloblastin peptide on the proliferation and differentiation of human periodontal ligament cells (PDLC).

Design

We used a cell counter to assess the effect of ameloblastin peptides on the proliferation of PDLC. To investigate the effect of ameloblastin peptides on the differentiation of PDLC, we examined quantitative analysis of alkaline phosphatase (ALP) activity by the Bessey–Lowry enzymological method, mineral nodule formation by Dahl's method, and expression of mineralization-related genes by RT-PCR. We used an anti-ameloblastin antibody to determine whether stimulation of ALP activity was caused by the peptide.

Results

At all concentrations examined, the effect of the ameloblastin peptide on cell proliferation was not significantly different compared with the control. However, the peptide significantly stimulated ALP activity in a dose-dependent manner. ALP activity was significantly inhibited by an anti-ameloblastin antibody, which caused ALP levels to revert to their approximate levels in the untreated condition. At concentrations greater than 1 ng/ml, the peptide promoted mineralized nodule formation of PDLC. And the peptide induced higher expressions of ALP and bone sialoprotein (BSP) than the control.

Conclusion

Our results show that the ameloblastin peptide upregulate ALP and BSP levels and can enhance calcification of PDLC. Thus, we suggest that the N-terminal synthetic ameloblastin peptide promotes the differentiation activity of PDLC.     

诱导成体人牙周韧带干细胞向软骨细胞分化的实验研究

目的从成体人牙周组织中分离培养牙周韧带干细胞，研究其分化为软骨细胞的可行性。方法选取10～15岁的年轻患者因正畸拔除的健康牙齿，刮取根中1／3的牙周膜，采用组织块培养法得到牙周韧带细胞，待细胞达一定量后用有限元稀释法进行单细胞克隆，筛选牙周韧带干细胞（PDLSC），体外采用离心管聚集体诱导法进行软骨化诱导培养，光镜下观察诱导细胞形态学的改变，甲苯胺蓝染色、免疫组化、RT-PCR等方法检测胶原和糖蛋白的体外表达情况。结果体外离心管聚集体诱导培养3周后，实验组呈白色半透明状，甲苯胺蓝染色显示在外周区域有大量软骨基质成分沉积，组织学显示有较为明显的软骨陷窝。免疫组化及RT-PCR检测到Ⅱ型胶原表达，Ⅱ型胶原染色呈强阳性。对照组细胞团块逐渐收缩、崩解，组织学检测无软骨陷窝结构，Ⅱ型胶原免疫组化结果阴性。结论从成体人牙周组织中可分离培养出干细胞，在体外能有效增殖且保持低分化状态，具有作为软骨组织工程种子细胞来源的可能，也为牙周组织工程的应用奠定了实验基础。     

人牙龈和牙周韧带成纤维细胞体外矿化能力的比较研究

目的：研究人牙龈和牙周韧带成纤维细胞体外矿化能力的差异。方法：用组织块法培养同一患者的牙龈和牙周韧带成纤维细胞,取第4-8代细胞用矿化培养液长期培养,倒置显微镜下观察矿化情况,von Kos-sa染色显示钙盐沉积,生化法测定各组碱性磷酸酶活性,扫描电镜及X线能谱法分析矿化结节中钙磷比例。结果：倒置显微镜下观察牙周韧带成纤维细胞可呈复层生长,形成肉眼可见的白色结节,von Kossa染色显示结节内有钙盐沉积,碱性磷酸酶活性测定表明随着矿化培养时间的延长牙周韧带成纤维细胞组ALP活性比牙龈成纤维细胞组增高明显,扫描电镜下表明结节处电子反射增强,X射线能谱分析显示钙化结节内的钙磷比例与矿化组织相似;牙龈成纤维细胞及对照组体外不能形成钙化结节。结论：人牙龈和牙周韧带成纤维细胞体外矿化能力不同。     

Porphyromonas gingivalis LPS inhibits osteoblastic differentiation and promotes pro-inflammatory cytokine production in human periodontal ligament stem cells

ObjectivePorphyromonas gingivalis (P. gingivalis) lipopolysaccharide (LPS) induces pro-inflammatory cytokines, such as interleukin-1 β (IL-1β), IL-6, and IL-8, which induce periodontal tissue destruction. Periodontal ligament stem cells (PDLSCs) play an important role in periodontal tissue regeneration and are expected to have future applications in cellular therapies for periodontitis. However, no studies have examined the effects of P. gingivalis LPS on PDLSCs. The aim of this study was to investigate how P. gingivalis LPS affects the osteoblastic differentiation and pro-inflammatory cytokine production of PDLSCs.DesignPDLSCs were obtained from healthy adult human mandibular third molars. The identification of PDLSCs was confirmed by immunohistochemical evaluations of the mesenchymal stem cell markers STRO-1 and SSEA-4. Cell proliferation and osteoblastic differentiation were investigated by culturing the PDLSCs in a normal or osteogenic medium with P. gingivalis LPS (0, 1, or 10 μg/mL) and then measuring the alkaline phosphatase (ALP) activity and the production of collagen type 1 Alpha 1 (COL1A1), osteocalcin production, and mineralisation. Additionally, we examined the production of IL-1β, IL-6, and IL-8 in the PDLSCs.ResultsP. gingivalis LPS inhibited the ALP activity, COL1A1 and osteocalcin production, and mineralisation in the PDLSCs, which are positive for STRO-1 and SSEA-4. P. gingivalis LPS also promoted cell proliferation and produced IL-1β, IL-6, and IL-8.ConclusionsThis study provides the first findings that P. gingivalis LPS inhibits osteoblastic differentiation and induces pro-inflammatory cytokines in PDLSCs. These findings will help clarify the relationship between periodontitis and periodontal tissue regeneration.     

Nd：YAG激光照射对提高人牙周膜成维细胞增殖力的作用

目的观察Nd：YAG激光对人牙周膜成纤维细胞增殖和碱性磷酸酶（ALP）活性的影响。方法采用酶消化组织块法原代培养人牙周膜成纤维细胞，并进行波形蛋白及角蛋白的免疫细胞化学染色，对所培养的细胞进行鉴定。将牙周膜成纤维细胞分组，接受不同能量密度的Nd：YAG激光照射。测定牙周膜成纤维细胞碱性磷酸酶活性并观察其生长情况。结果5个实验组的细胞增殖速度及碱性磷酸酶含量均高于对照组，其中能量密度为60j／cm^2组、80j／cm^2组、100i／cm^2组与对照组相比有统计学的差异。结论低能量密度，短时间的Nd：YAG激光照射能促进牙周膜成纤维细胞的增殖，提高碱性磷酸酶活性。     

盐酸小檗碱对体外培养人牙周膜细胞生物活性的影响

目的:探讨盐酸小檗碱对原代培养的人牙周膜细胞(PDLC)生物活性的影响。方法:采用细胞培养技术、噻唑蓝(MTT)比色法、考马斯亮蓝法、酶动力学方法观察盐酸小檗碱对PDLC增殖活性、蛋白合成及碱性磷酸酶(ALP)活性的影响。结果:①与对照组比较,作用24h,盐酸小檗碱(0.005～0.030g/L)能明显增强人牙周膜细胞增殖能力(P<0.05);作用48h,盐酸小檗碱(0.005～0.020g/L)能明显增强人牙周膜细胞增殖能力(P<0.05);作用72h,盐酸小檗碱(0.010～0.020g/L)能明显增强人牙周膜细胞增殖能力(P<0.05)。②盐酸小檗碱(0.005～0.020g/L)细胞培养液中蛋白总含量均明显高于对照组(P<0.05)。③盐酸小檗碱(10～20g/L)细胞培养液中ALP活性均明显高于对照组(P<0.05)。结论:盐酸小檗碱在0.010～0.020g/L浓度范围内有促进PDLC的增殖及生物合成作用,能增强牙周膜细胞ALP活性。     

茶多酚对炎性牙周膜细胞生物活性的影响

目的观察茶多酚对内毒素脂多糖(LPS)作用的人牙周膜细胞增殖和碱性磷酸酶活性的影响,为茶多酚在牙周疾病的防治中提供一定依据。方法体外培养人牙周膜细胞,采用MTT比色法观察茶多酚对LPS作用的人牙周膜细胞增殖活性的影响,通过碱性磷酸酶(ALP)活性测定法观察茶多酚对人牙周膜细胞的分化作用。结果100μg/ml LPS可抑制人牙周膜细胞的增殖活性和碱性磷酸酶活性。加入LPS同时分别给予50～1100μg/ml不同浓度茶多酚,能对抗LPS的抑制作用,增强人牙周膜细胞的增殖活性和碱性磷酸酶活性,其中在800μg/ml作用24h时促进作用达到最强。结论茶多酚可对抗内毒素对人牙周膜细胞的毒性作用,促进细胞的增殖和骨向分化。     

低强度高频振动对人牙周膜干细胞成骨分化能力的影响

目的 研究低强度高频振动（low-magnitude high frequency vibration,LMHFV）对人牙周膜干细胞（human periodontal ligament stem cells,hPDLSCs）增殖、迁移、成骨分化能力的影响。方法 体外分离培养hPDLSCs;流式细胞术检测间充质干细胞表面标志物;加载LMHFV（加速度=0.3 g,频率=40 Hz,时间=15 min/24 h）刺激后,采用CCK-8试剂盒检测细胞增殖能力,通过细胞划痕实验检测细胞迁移能力;通过qRT-PCR、Western免疫印迹检测成骨相关基因、蛋白表达水平,通过茜素红染色检测细胞成骨分化能力。采用SPSS 21.0软件包对数据进行统计学分析。结果 加载振动刺激后,hPDLSCs的增殖能力增强,迁移能力上升;RUNX2、ALP、Col-1、OCN的mRNA表达量和蛋白表达量均上升,茜素红染色结果与qRT-PCR、Western免疫印迹结果一致。结论 LMHFV可提高hPDLSCs的增殖、迁移能力和成骨分化能力。     

低氧对人牙周膜干细胞骨向分化影响的实验研究

基因,如碱性磷酸酶、骨钙素和富含半胱氨酸的酸性分泌蛋白的表达,从而抑制了人牙周膜干细胞骨向分化.