牙囊干细胞成骨分化基因调控网络的生物信息学分析

目的：应用生物信息学分析牙囊干细胞（DFSCs）成骨分化过程中基因调控网络。方法：从 GEO Datasets 数据库获取在 DFSCs 成骨分化过程中差异表达的基因。应用 DAVID 和 GeneMANIA 数据库对这些基因的关系进行分析。结果：从 GEO Datasets 数据库获得了大量 DFSCs 成骨分化过程中差异表达的基因,对差异表达明显（P ＜0．05）的289个基因进行分析,富集到“细胞分化”、“细胞增殖”、“骨骼系统发育”、“钙信号通路”等基因子集。其中 ALPL、CTSK、TUFT1、TGFBR2、FHL2、ROR2、STC1、POSTN,ZBTB16、FRZB、PRELP、IGFBP5等12个基因被富集在“骨骼系统发育”子集,这12个基因通过共表达、共定位、遗传学相互作用等彼此关联并与其它信号通路相联系。结论：DFSCs 成骨分化中许多差异表达的基因间存在相互作用的分子网路。需要从 WNT、TGFbeta、MAPK 等信号通路、同源盒转录因子及成骨分化标记物基因的整体关系上来认识 DF-SCs 成骨分化。     

人牙髓细胞条件培养液对人牙囊细胞成骨分化作用的体外研究

目的:探索人牙髓细胞条件培养液(HDPSCs-CM)对人牙囊细胞(HDFSCs)向成骨分化的作用.方法:利用胶原酶消化法获得HDFSCs,经纯化鉴定后培养于HDPSCs-CM中;CCK-8检测HDFSCs增殖活性,观察细胞形态改变;碱性磷酸酶(ALP)染色、茜素红S染色定性分析细胞成骨能力的改变.qRT-PCR检测HDFSCs中骨膜蛋白(POSTN)、Ⅰ型胶原(Col-Ⅰ)、碱性磷酸酶(ALP)、骨涎蛋白(BSP)以及骨桥蛋白(OPN)的mRNA表达情况.结果:经HDPSCs-CM诱导后,HDFSCs形态发生成牙骨质或成骨样改变;诱导组HDFSCs增殖活性受到明显抑制(P<0.05或P<0.01);诱导组ALP染色强于对照组,茜素红S染色矿化结节多于对照组;诱导组POSTN、Col-Ⅰ、ALP、BSP、OPN的表达量明显增高(P<0.05或P<0.01).结论:HDPSCs-CM能促进HDFSCs成骨分化.     

无翅型MMTV整合位点家族成员3在大鼠牙囊及牙囊细胞成骨分化中的表达

目的 研究无翅型MMTV整合位点家族成员3(wingless-type MMTV integration site family,member 3,Wnt3)在大鼠体内外牙囊中的表达,检测成骨诱导后Wnt3在大鼠牙囊细胞中的表达变化,探讨Wnt3在牙囊成骨分化中的作用.方法 取出生后1、3、5、7、9、11、13 d的SD仔鼠各1只,引颈处死,切取下颌骨,取出生后各时间点的组织切片各3张作为实验组,阴性对照组以磷酸盐缓冲液代替一抗,滴加在出生后11d的组织切片上,其余处理同实验组.免疫组化检测Wnt3在大鼠体内牙囊中的表达.间接免疫荧光检测Wnt3在牙囊细胞内的表达和分布.茜素红染色检测成骨诱导后矿化结节的形成.蛋白质印迹法检测成骨诱导1、2、3周后牙囊细胞中Wnt3和β-联蛋白(β-catenin)表达的变化.结果 Wnt3在出生后第1、3天的大鼠牙囊组织内无明显表达,第5天开始出现阳性表达,并持续表达至第13天.免疫荧光检测显示Wnt3在牙囊细胞胞质中表达.成骨诱导后牙囊细胞分化为成骨细胞,形成矿化结节,茜素红染色阳性.成骨诱导第1周Wnt3蛋白表达(2.60±0.04)较阴性对照组(1.00±0.00)显著增加(P＜0.05),并随着诱导时间的延长Wnt3表达逐渐减少,至第3周Wnt3在成骨诱导组表达水平(1.00±0.05)与阴性对照组基本相等,差异无统计学意义(P＞0.05).β-联蛋白在成骨诱导1、2、3周后表达增加(分别为1.95±0.05、9.77 ±0.65、1.75±0.21),与阴性对照组(1.00 ±0.00)相比差异均有统计学意义(P＜0.05),并在第2周达峰值(9.77±0.65),后逐渐降低.结论 Wnt3在体内外大鼠牙囊中表达,成骨诱导早期牙囊细胞中Wnt3表达明显增加,提示Wnt3可能参与牙囊细胞的早期成骨向分化;Wnt3和β-联蛋白在成骨诱导过程中表达水平的差异提示Wnt3可能与其他因子或信号通路成分相互作用,调控β-联蛋白的表达,参与牙囊细胞的成骨向分化.     

CD24基因调控根尖牙乳头干细胞的成骨分化功能

目的 研究干细胞表面标记CD24基因对根尖牙乳头干细胞成骨分化能力的影响。方法 利用CD24 shRNA基因敲除CD24进行丧失性功能研究;实时定量RT-PCR检测CD24的基因敲除效果;通过ALP活性检测、茜素红染色及钙离子定量分析明确根尖牙乳头干细胞体外成骨分化能力的变化;实时荧光定量RT-PCR检测成骨分化相关基因-I型胶原蛋白1A、I型胶原蛋白1B、骨涎蛋白、骨桥蛋白和成骨相关转录因子RUNX2的表达分析研究根尖牙乳头干细胞基因表达改变。结果 实时定量RT-PCR结果显示CD24可以在根尖牙乳头干细胞有效的被敲除;碱性磷酸酶活性结果显示敲除CD24抑制根尖牙乳头干细胞碱性磷酸酶活性;茜素红染色及钙离子定量分析结果显示敲除CD24明显抑制根尖牙乳头干细胞体外矿化能力;实时定量RT-PCR结果显示敲除CD24明显抑制I型胶原蛋白A、型胶原蛋白B、骨涎蛋白、骨桥蛋白和RUNX2的表达。结论 基因沉默CD24可以通过抑制转录因子RUNX2及成骨分化基因的表达,从而抑制根尖牙乳头干细胞体外成骨分化功能。     

miR-124对牙髓间充质干细胞成骨分化的影响及机制探讨

目的: 观察微小RNA（miR）-124对牙髓间充质干细胞（DPSCs）成骨分化的影响,并探讨其可能机制。方法: 取对数期DPSCs,分为空白组、空载组、miR-124 inhibitor组和miR-124 inhibitor联合氮-[氮-(3,5-二氟苯乙酰)-L-丙氨酰]-S-苯基甘氨酸丁酯（DAPT,Notch信号通路抑制剂]组。空白组不处理,空载组转染阴性对照载体inhibitor-NC,miR-124 inhibitor组转染miR-124 inhibitor,miR-124 inhibitor联合DAPT组转染miR-124 inhibitor,并加入DAPT使其终浓度为5 μmol/L。转染48 h后,采用CCK-8法检测增殖能力;经诱导液诱导2周后,采用对-硝基苯磷酸盐（P-NPP）法检测碱性磷酸酶（ALP）活性;茜素红染色法检测钙化结节面积;Western印迹法检测细胞中发状分裂相关增强子1（HEY1）、发状分裂相关增强子2（HEY2）和细胞周期蛋白D1基因（CCND1）蛋白表达量。采用SPSS 19.0软件包对数据进行统计学分析。结果: 与空白组、空载组相比,miR-124 inhibitor组CCK-8 24、48、72 h A₄₅₀值,ALP活性A₄₅₀值,钙化结节面积构成比和HEY1、HEY2、CCND1蛋白表达量显著升高（P<0.05）;与miR-124 inhibitor组相比,miR-124 inhibitor联合DAPT组CCK-8 24、48、72 h A₄₅₀值、ALP活性A₄₅₀值、钙化结节面积构成比和HEY1、HEY2、CCND1蛋白表达量显著降低（P<0.05）。结论: 下调miR-124可促进DPSCs成骨分化,推测其作用机制与激活Notch信号通路有关。     

HOXC6同型蛋白2对根尖牙乳头干细胞成骨/成牙分化功能的影响

目的 探讨同源盒基因C6同型蛋白2对牙源性间充质细胞成骨/成牙分化的影响.方法 成骨诱导培养基诱导人根尖牙乳头干细胞体外成骨/成牙分化;逆转录病毒转染构建过表达HOXC6-ISO2稳定转染牙乳头干细胞进行HOXC6-ISO2获得性功能研究;碱性磷酸酶活性实验检测成骨/成牙早期分化指标-碱性磷酸酶活性;茜素红染色及钙离子定量分析检测干细胞体外矿化能力;实时荧光定量反转录PCR检测成骨/成牙分化相关基因-Sp7转录因子、Runt相关转录因子2和骨钙素及同源盒基因C6下游基因胰岛素结合蛋白5的表达.结果 结果显示过表达同源盒基因C6同型蛋白2明显抑制牙乳头干细胞的碱性磷酸酶活性;茜素红染色及钙离子定量分析结果显示过表达同源盒基因C6同型蛋白2明显抑制牙乳头干细胞体外矿化能力;实时荧光定量反转录PCR显示过表达同源盒基因C6同型蛋白明显抑制骨钙素的表达,并且抑制下游基因胰岛素结合蛋白5的表达.结论 同源盒基因C6同型蛋白2通过抑制下游基因胰岛素结合蛋白5抑制牙乳头干细胞体外成骨/成牙分化的功能.     

牙囊细胞成骨分化的研究进展

[摘要] 牙源性干细胞对口腔领域的新型细胞疗法的发展具有重要意义,引起广泛的关注。在牙体组织发育或再生过程中,牙源性干细胞也非常适合研究细胞过程。牙囊中的多能未分化细胞是牙源性干细胞的一种,这些细胞已被用于分化为成牙骨质细胞和成骨细胞的细胞过程的研究,对于牙周组织具有重要意义。本文关于信号通路、转录因子、细胞外基质蛋白对牙囊细胞成骨分化的研究作一综述。     

神经营养素3促进人牙囊细胞成骨分化

目的 研究神经营养素3（NT-3）对人牙囊细胞（hDFCs）成骨分化的影响。方法 体外分离并培养hDFCs,免疫细胞化学染色法鉴定细胞来源,CCK-8法检测不同质量浓度NT-3对hDFCs增殖活性的影响,同时检测NT-3对hDFCs的碱性磷酸酶（ALP）活性,以及骨形态发生蛋白-2（BMP-2）、骨钙素（OCN）mRNA相对表达量的影响,并用茜素红染色法检测矿化情况。结果 波形丝蛋白和角蛋白染色结果表明hDFCs为间充质细胞来源。NT-3对hDFCs增殖活性无明显影响;当NT-3质量浓度为25、50、100 ng·mL^-1时能明显增强ALP活性,提高BMP-2、OCN mRNA的相对表达量,与对照组相比差异有统计学意义（P<0.05）,NT-3质量浓度为100 ng·mL^-1时BMP-2、OCN mRNA的相对表达量达到最高。当NT-3质量浓度为50、100 ng·mL^-1时矿化结节数量最多。结论 适宜质量浓度的NT-3能促进hDFCs的成骨分化。     

LIM矿化蛋白1在成骨分化前后人牙囊细胞中的表达

目的：研究人牙囊细胞成骨分化前后LIM矿化蛋白-1的表达。探讨LIM矿化蛋白-1在牙囊细胞向牙周组织分化过程中的作用。方法：组织块加酶消化法分离培养人牙囊细胞,实验组培养液中加入矿化诱导剂,对照组不加矿化诱导剂。培养4周后,免疫细胞化学检测骨涎蛋白的表达;Von Kossa染色检测矿化结节的形成。矿化诱导前后,采用RT-PCR技术检测LIM矿化蛋白-1。结果：培养4周,实验组矿化结节形成,骨涎蛋白免疫细胞化学呈阳性表达, Von Kossa染色阳性;对照组未形成矿化结节,骨涎蛋白表达弱阳性,Von Kossa染色阴性。 RT-PCR结果显示LIM矿化蛋白-1在实验组强阳性表达,对照组弱表达。结论：LIM矿化蛋白-1与胚胎期人牙囊细胞的体外矿化过程相关,提示LIM矿化蛋白-1可能在胚胎期牙囊细胞的分化、矿化中发挥一定作用。     

不同浓度黄芩苷对人根尖乳头干细胞成骨分化的影响

目的 探讨不同浓度黄芩苷对人根尖乳头干细胞（stem cells from apical papilla,SCAPs）成骨分化的影响。方法 选取具备稳定传代能力的第3代SCAPs,采用Live/Dead细胞荧光染色,检测细胞在0、10、20、50、100 μmol/L不同黄芩苷浓度干预培养24 h后的存活情况及细胞活力;然后将SCAPs分为普通培养基组（DMEM）和成骨诱导培养基组（ODM）,根据黄芩苷的不同浓度,将实验组分为5个实验亚组,依次为0、10、20、50、100 μmol/L,利用碱性磷酸酶（ALP）染色法和ALP定量检测法,研究不同浓度黄芩苷对SCAPs培养7、14 d早期成骨分化的影响。应用茜素红染色法,定量检测不同浓度黄芩苷对SCAPs培养21 d后成骨矿化的影响。利用MTT法,检测不同浓度黄芩苷对SCAPs生长的影响。采用SPSS 20.0软件包对数据进行统计学分析。结果 活/死细胞荧光染色结果表明,经不同浓度药物干预处理后,细胞活力旺盛,无明显异常;但黄芩苷药物浓度高于50 μmol/L时,细胞死亡数目有上升趋势。ALP定量检测结果显示,ODM组诱导分化第14天时,20 μmol/L浓度组的ALP活性显著高于对照组（P<0.05）,100 μmol/L浓度组的ALP活性显著低于对照组（P<0.05）。DMEM组培养14 d后,20 μmol/L浓度组的ALP活性显著高于对照组（P<0.05）。茜素红定量显示,ODM组中100 μmol/L实验组的A值显著低于对照组（P<0.05）;20 μmol/L的黄芩苷浓度组是促进SCAP生长的最适浓度。结论 高于50 μmol/L浓度的黄芩苷对SCAPs的成骨分化表现出明显抑制作用,而低浓度黄芩苷,尤其是20 μmol/L的黄芩苷对SCAPs成骨分化及细胞生长有促进作用。     

组蛋白去甲基化酶FBXL11抑制牙髓干细胞成骨和成牙本质分化

目的 研究组蛋白去甲基化酶FBXL11对牙髓干细胞定向分化能力的影响.方法 成骨分化诱导培养基诱导牙髓干细胞体外成骨/成牙本质分化.逆转录病毒转染构建过表达FBXL11的牙髓干细胞稳定转染细胞,进行FBXL11获得性功能研究.碱性磷酸酶活性实验及碱性磷酸酶染色检测成骨/成牙本质分化早期分化指标-碱性磷酸酶活性.茜素红染色及钙离子定量分析检测牙髓干细胞体外成骨/成牙本质分化能力.实时定量RT-PCR检测FBXL11及成骨/成牙本质分化相关基因-骨涎蛋白、骨桥蛋白和骨钙素的表达.结果 成骨诱导牙髓干细胞抑制FBXL11的表达.过表达FBXL11明显抑制牙髓干细胞的碱性磷酸酶活性、牙髓干细胞体外矿化能力以及骨涎蛋白和骨桥蛋白的表达.结论 组蛋白去甲基化酶FBXL11具有抑制牙髓干细胞成骨和成牙本质分化的潜能.     

牙周膜干细胞中乙酰基转移酶MORF调控成骨的研究

目的：：比较正常与炎症来源牙周膜干细胞( H-PDLSCs与P-PDLSCs)中乙酰基转移酶MORF表达水平的差异及其对PDLSCs分化的调控。方法：有限稀释法培养H-PDLSCs与P-PDLSCs, LPS、 TNF-α、IL-β及三者混合物体外模拟炎症微环境诱导H-PDLSCs ( IP-PDLSCs );基因与蛋白检测方法对比2种来源 PDLSCs 中 MORF 的表达水平;蛋白检测方法检测 IP-PDLSCs中MORF的表达水平;基因、蛋白检测与茜素红染色方法对比H-PDLSCs及下调MORF基因后的PDLSCs成骨基因表达的差异。结果：与 H-PDLSCs 相比,P-PDLSCs 中 MORF 的表达显著下降(P <0.05);IP-PDLSCs 中 MORF 的表达下降;MORF基因被下调后,PDLSCs成骨能力下降(P<0.05)。结论：牙周炎及炎症微环境会导致PDLSCs中MORF表达的下降,从而使其成骨分化受到抑制。     

组蛋白去甲基化酶KDM5A在人牙髓细胞及成牙本质细胞分化中的表达

目的探讨组蛋白赖氨酸去甲基化酶KDM5A在人牙髓细胞（hDPC）中的表达模式及成牙本质分化诱导对其表达量的影响。方法体外培养hDPC,实时荧光定量聚合酶链反应和Western blot检测第1代至第8代（P1-P8代）hDPC中KDM5A mRNA和蛋白的表达量;免疫荧光检测KDM5A在hDPC中的分布;对P3代细胞进行成牙本质分化诱导,于第7天和第14天分别检测KDM5A mRNA和蛋白的表达水平。结果体外传代培养hDPC中可检测到KDM5A的表达,KDM5A mRNA和蛋白量均呈先增加后减少的趋势;hDPC细胞质及细胞核中均表达KDM5A;成牙本质向分化诱导7和14 d,KDM5A mRNA和蛋白量高于未诱导组细胞,诱导14 d表达量高于诱导7 d（P〈0.05）。结论 hDPC表达KDM5A,矿化诱导可提高KDM5A的表达。     

低氧环境下Notch信号通路对人牙髓干细胞成牙本质向分化的影响

目的探讨低氧环境下通过低氧诱导因子-1α（HIF-1α）调控Notch信号通路对人牙髓干细胞（HDPSC）成牙本质向分化能力的影响。 方法组织块酶消化法培养HDPSC,给予氯化钴（CoCl₂）诱导的化学性低氧环境,Western blot检测HIF-1α蛋白表达,茜素红染色检测细胞矿化结节形成能力,反转录聚合酶链反应（RT-PCR）检测Notch下游靶基因Hes1与成牙本质相关基因的表达;进一步加入Notch信号通路特异性阻断剂γ分泌酶抑制剂（GSI）,观察以上指标的变化。报告基因方法检测HIF-1α对Notch信号通路的调控作用。采用R version 3.5.3软件进行统计分析,计量资料进行正态检验,多组间比较采用单因素方差分析（方差齐）或Kruskal-Wallis H检验（方差不齐）,两两比较采用LSD-t检验（方差齐）或Mann-Whitney U检验（方差不齐）。 结果（1）CoCl₂诱导的低氧条件下HDPSC中的HIF-1α蛋白水平上调,Notch下游靶基因Hes1 mRNA相对表达量为1.46 ± 0.12,相比常氧组（1.06 ± 0.09）显著增高（t = -4.64,P = 0.012）;GSI处理阻断Notch信号通路后,低氧条件下HDPSC中HIF-1α蛋白水平下调,Hes1 mRNA相对表达量降低至0.82 ± 0.14,与处理前相比差异有统计学意义（t = 5.98,P = 0.004）;常氧条件下GSI处理后的HDPSC中HIF-1α蛋白水平也明显下调,Hes1 mRNA相对表达量（0.30 ± 0.09）相比处理前也显著降低（t = 10.08,P = 0.001）;（2）矿化诱导后的茜素红染色结果显示：低氧处理后,HDPSC细胞成牙本质分化能力下降;GSI处理后,成牙本质向分化能力增强。成骨/牙本质相关基因mRNA表达水平检测结果显示：低氧处理后,BSP、OCN和DSPP的mRNA相对表达量分别为0.53 ± 0.14、0.43 ± 0.20、0.48 ± 0.11,相比常氧组（1.21 ± 0.12、1.08 ± 0.19、1.03 ± 0.13）显著降低（t_BSP = 6.30,P_BSP = 0.003;t_OCN = 4.07,P_OCN = 0.015;t_DSPP = 5.67,P_DSPP = 0.005）;GSI处理后,低氧条件下BSP、OCN和DSPP mRNA相对表达量分别为0.99 ± 0.13、1.09 ± 0.13、0.95 ± 0.16,与处理前相比显著增高（t_BSP = -4.17,P_BSP = 0.014;t_OCN = -4.83,P_OCN = 0.012;t_DSPP = -4.30,P_DSPP = 0.017）,常氧条件下BSP、OCN和DSPP mRNA相对表达量分别为1.73 ± 0.20、1.55 ± 0.08、1.52 ± 0.14,与处理前相比显著增高（t_BSP = -3.84,P_BSP = 0.027;t_OCN = -3.99,P_OCN = 0.035;t_DSPP = -4.43,P_DSPP = 0.011）。（3）荧光素酶报告基因结果显示,HIF-1α可调控NICD启动子,使双荧光素酶相对表达活性为5.37 ± 0.12,与对照组（2.09 ± 0.15）相比显著增强（t = -28.92,P<0.001）,提示HIF-1α可能使Notch信号通路激活。 结论低氧引起HDPSC中HIF-1α升高并可能通过激活Notch信号通路抑制其成牙本质向分化能力。     

程序性坏死特异性抑制剂-1对高糖环境下牙周膜干细胞增殖和成骨分化的影响

目的探讨程序性坏死特异性抑制剂-1（Nec-1）对高糖环境下牙周膜干细胞（PDLSC）的增殖和成骨分化的影响。 方法体外克隆培养的PDLSC,按照如下处理方法分为3组：对照组（5 mmol/L葡萄糖）、高糖组（25 mmol/L葡萄糖）和高糖+Nec-1组（25 mmol/L葡萄糖+30 μmol/L Nec-1）。通过蛋白免疫印迹（Western blot）检测细胞坏死性凋亡相关分子RIP1、RIP3的表达,噻唑蓝（MTT）比色法检测各组细胞增殖活力,通过茜素红染色、碱性磷酸酶（ALP）定量检测和实时荧光定量PCR等方法分析PDLSC的成骨分化情况。使用SPSS 26.0软件进行统计分析,采用单因素方差分析比较各组间细胞增殖活力（MTT吸光度A值）、ALP表达含量及成骨相关基因（COL1、RUNX2、OCN）相对表达水平,并用LSD-t检验进行组间多重比较。 结果Western blot结果显示,高糖组PDLSC的RIP1和RIP3的表达较对照组明显增加,而高糖+Nec-1组的RIP1和RIP3的表达明显弱于高糖组。PDLSC培养7 d后,高糖组增殖活力较对照组明显降低,其吸光度A值（0.67 ± 0.06）显著低于对照组（1.23 ± 0.12）,差异有统计学意义（t = 9.652,P<0.001）;而Nec-1抑制后,PDLSC的增殖活力明显增加,高糖+Nec-1组吸光度A值（1.12 ± 0.11）显著高于高糖组（0.67 ± 0.06）,差异有统计学意义（t = 8.185,P<0.001）。经矿化诱导后,高糖组PDLSC 14 d时形成的矿化结节、7 d时ALP表达含量（3.42 ± 0.37）和成骨相关基因COL1（1.86 ± 0.16）、RUNX2（1.55 ± 0.23）、OCN（1.08 ± 0.20）的相对表达量均较对照组均显著减少,差异均有统计学意义（t_ALP = 13.149,t_COL1 = 14.257,t_RUNX2 = 7.593,t_OCN = 8.606,P均<0.001）;而Nec-1抑制后,PDLSC的成骨分化增加,高糖+Nec-1组PDLSC 14 d时形成的矿化结节、7 d时ALP表达含量（6.06 ± 0.26）和成骨相关基因COL1（3.64 ± 0.30）、RUNX2（2.53 ± 0.26）、OCN（2.14 ± 0.30）的相对表达量较高糖组均显著升高,差异均有统计学意义（t_ALP = 13.033,t_COL1 = 11.636,t_RUNX2 = 6.332,t_OCN = 6.573,P均<0.001）。 结论体外培养条件下,高糖环境抑制了PDLSC的增殖和成骨分化,而Nec-1明显改善了高糖环境下PDLSC的增殖和成骨分化。