成骨诱导人牙周膜干细胞来源外泌体促进炎症微环境下人牙周膜干细胞成骨分化

背景:成骨诱导间充质干细胞来源外泌体具有较强的成骨分化能力,但是在炎症微环境下对人牙周膜干细胞成骨分化的影响尚不明确。目的:探究成骨诱导人牙周膜干细胞来源外泌体在炎症微环境下对人牙周膜干细胞成骨分化的影响。方法:收集离体牙并分离培养人牙周膜干细胞,成骨诱导3 d后提取外泌体。将人牙周膜干细胞分为4组:对照组加入成骨诱导培养基,外泌体组加入含5μg/mL外泌体的成骨诱导培养基,炎症模型和炎症模型+外泌体组以1μg/mL脂多糖处理24 h构建细胞炎症微环境,炎症模型组在脂多糖处理后加入成骨诱导培养基,炎症模型+外泌体组在脂多糖处理后加入含5μg/mL外泌体的成骨诱导培养基。通过茜素红以及碱性磷酸酶染色法检测各组人牙周膜干细胞的成骨分化能力;实时荧光定量PCR与免疫印迹法检测各组人牙周膜干细胞中Runt相关转录因子2、骨桥蛋白、成骨细胞特异性转录因子Osterix(OSX)和wnt通路相关蛋白β-catenin的表达。结果与结论:(1)与对照组相比,炎症模型组碱性磷酸酶染色相对面积、矿化结节染色相对面积以及Runt相关转录因子2、骨桥蛋白、OSX的表达量显著降低(P <0.05);(2)与炎症模型组相比,炎症模型+外泌体组碱性磷酸酶染色相对面积、矿化结节染色相对面积以及Runt相关转录因子2、骨桥蛋白、OSX的表达显著升高(P <0.05);(3)与对照组相比,炎症模型组wnt通路相关蛋白β-catenin表达量显著增加(P <0.05);与炎症模型组相比,炎症模型+外泌体组β-catenin表达量显著降低(P <0.05)。结果表明,成骨诱导人牙周膜干细胞来源外泌体可促进炎症微环境下人牙周膜干细胞的成骨分化,其作用机制可能与wnt/β-catenin信号通路有关。

牙源性间充质干细胞来源的外泌体在牙周免疫调节的研究进展

外泌体(exosomes,EXOs)是细胞间通讯的重要介质,其内含有多种物质,包括miRNA、mRNA、DNA和蛋白质等,可通过多种方式作用于靶细胞。外泌体作为“无细胞治疗”手段,具有广阔的医学应用前景。EXOs的内含物随供体细胞及其状态的变化而变化,因此来自不同类型细胞的EXOs可能表现出不同的生物学效应。牙源性间充质干细胞来源的EXOs因其在组织再生医学和免疫调节领域表现出的生物学特性而受到越来越多的关注。在牙周免疫调节过程中促炎型(M1型)/抗炎型(M2型)巨噬细胞以及辅助性T细胞(Th17)/调节性T细胞(Treg)之间的平衡转化是研究热点。现有研究表明,牙源性间充质干细胞来源的EXOs能够促进巨噬细胞和T细胞的转化并且这种功能可能取决于周围微环境以及干细胞的组织来源等因素,如牙髓间充质干细胞来源的EXOs中的miR-1246通过抑制NF-κB P65从而促进M2型巨噬细胞的极化;根尖牙乳头间充质干细胞来源的EXOs通过促进DNA去甲基化酶Tet2(Tet methylcytosine dioxygenase 2,Tet2)介导的FoxP3的去甲基化,维持FoxP3的稳定表达,促进Treg转化,从而缓解牙周炎局部炎症。此外炎症相关因子可以影响牙源性间充质干细胞来源的EXOs的免疫调节活性,如脂多糖预处理的牙囊间充质干细胞来源的EXOs可通过ROS/JNK信号通路降低RANKL/OPG比例,并通过ROS/ERK信号通路促进巨噬细胞向M2型极化;肿瘤坏死因子-α和干扰素-α两种促炎细胞因子预处理的牙龈间充质干细胞来源的EXOs通过高表达CD73和CD5L从而促进M2型巨噬细胞的极化;牙周炎患者牙周膜间充质干细胞来源的EXOs促进巨噬细胞向M1表型极化。本文综述牙源性间充质干细胞来源的EXOs在牙周免疫调节过程中对两种细胞平衡转化影响的研究进展,为EXOs治疗牙周炎提供参考。