【摘要】：牙周炎致牙周組織缺損是成年人失牙的主要原因,牙周組織工程即旨在體外構建具有生理結構及功能的牙周組織。而地面環(huán)境的重力影響使得體外培養(yǎng)細胞難以形成三維的組織結構。模擬微重力技術的出現(xiàn)則為對抗重力作用,構建與體內組織形態(tài)及功能相似的組織、器官提供了可能。 牙周組織的修復及新陳代謝來源于牙周膜干細胞的多向分化。因此,成功培養(yǎng)牙周膜干細胞(human periodontal ligament stem cells, hPDLSCs),并解決hPDLSCs增殖及多向分化,尤其是骨向分化的精確調控成為修復牙周組織缺損的關鍵。胰島素樣生長因子-Ⅰ(insulinlike growth factor-Ⅰ, IGF-Ⅰ)是參與上述過程的重要調控因子之一。研究表明,IGF-Ⅰ在牙周膜細胞外基質及血管周圍有表達,并可通過自分泌及旁分泌等方式作用于靶細胞,是調節(jié)細胞增殖和分化的關鍵因子,可刺激成骨細胞的增殖及基質蛋白的合成、促進骨形成。然而關于模擬微重力中IGF-Ⅰ對hPDLSCs增殖及骨向分化的作用尚未見報道。 本研究旨在分離培養(yǎng)hPDLSCs,構建模擬微重力細胞培養(yǎng)模型,探討在模擬微重力環(huán)境下IGF-Ⅰ對hPDLSCs增殖及骨向分化的調控作用。為進一步研究牙周組織的再生提供實驗依據(jù)。本研究分為兩部分： 第一部分人牙周膜干細胞(hPDLSCs)模擬微重力(SMG)培養(yǎng)模型的建立 目的：培養(yǎng)鑒定人牙周膜干細胞,建立模擬微重力培養(yǎng)模型。 方法：組織塊結合酶消化法培養(yǎng)牙周膜細胞,利用有限稀釋法篩選獲得純化的hPDLSCs;采用成骨、成脂誘導實驗、免疫組織化學染色、流式細胞分析鑒定其干細胞特性。利用旋轉生物反應器構建hPDLSCs的SMG培養(yǎng)模型,并對常規(guī)地面培養(yǎng)環(huán)境(NG)與模擬微重力環(huán)境下,牙周膜干細胞的增殖潛能進行比較。 結果：有限稀釋法篩選獲得hPDLSCs表達干細胞表面標志物,具有多向分化能力；與NG環(huán)境相比,SMG條件下,hPDLSCs具有更強的增殖活性。 結論：有限稀釋法可篩選獲得具有干細胞特性的hPDLSCs; SMG環(huán)境能夠促進hPDLSCs增殖。 第二部分IGF-Ⅰ在SMG環(huán)境下對hPDLSCs骨向分化作用的研究 目的：研究IGF-Ⅰ在SMG環(huán)境下對hPDLSCs骨向分化的影響。 方法：hPDLSCs分為陰性對照組(NG組)、陽性對照組(SMG組)及試驗組(SMG+IGF-Ⅰ),通過實時定量PCR、western-blot及礦化結節(jié)圖像分析等評估各組hPDLSCs表達成骨標志物、OPG/RANKL的水平及形成礦化結節(jié)的能力。 結果：試驗組成骨標志物表達水平高于兩對照組,OPG表達水平低于兩對照組,RANKL表達水平高于兩對照組,礦化結節(jié)面積大于兩對照組。 結論：IGF-Ⅰ促進hPDLSCs成骨向分化；同時可能通過對OPG/RANKL勺調控參與hPDLSCs誘導破骨細胞生成的過程,從而在維持骨代謝平衡中起到雙向調控的作用。 綜上所述,hPDLSCs在模擬微重力環(huán)境下增殖活躍；IGF-Ⅰ在模擬微重力環(huán)境下對hPDLSCs表現(xiàn)出促增殖、促成骨向分化的作用,同時可能通過調節(jié)hPDLSCs表達OPG/RANKL的比例參與破骨細胞的生成與活化過程。本研究將空間科學中模擬微重力技術應用于牙周組織工程研究中,為深入探討牙周組織工程細胞生長、分化的精確調控提供了實驗基礎和新的研究思路。
【學位授予單位】：中國人民解放軍軍醫(yī)進修學院
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2011
【分類號】：R781.4

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本文編號：2729566