低氧下釉基质蛋白对牙周膜细胞的作用及其调控机制研究

Combination of enamel matrix proteins (EMPs) and periodontal ligament cells (PDLCs) could promote periodontal regeneration in repairing periodontal defects. Physiological microenvironments play a crucial role in maintenance of stem cell properties during tissue regeneration. Hypoxic condition was present in the deep pocket resulted from periodontitis. In our previous study, hypoxia induced the expression of HIF-1α (hypoxia-inducible factor-1α) protein. However, it is unclear on the mechanism of the effect of EMPs on PDLCs under hypoxia. This study investigates the expression of HIF-1α in PDLCs treated with EMPs, and the effects of HIF-1α on proliferation , apoptosis and osteogenic differentiation of PDLCs. Then, it will be studied about the regulatory mechanisms of PI3K/AKT pathways in PDLCs treated with EMPs under hypoxia. The aims are to elucidate the regulation mechanisms of EMPs promoting regeneration of periodontal tissues under different conditions, to explore the novel target of regeneration of periodontal tissues, and to provide the theoretical basis for further study of EMPs and clinial appilication of periodontal tissue engineering.

釉基质蛋白(EMPs)联合牙周膜细胞(PDLCs)用于牙周组织工程技术可以修复牙周缺损促进牙周再生，而局部微环境对参与组织再生的细胞生物学特性的影响至关重要，牙周炎造成的深牙周袋内形成低氧微环境，我们前期研究发现，低氧可诱导人PDLCs中低氧诱导因子1α (HIF-1α) 蛋白表达，但低氧下EMPs对PDLCs的作用及其调控机制研究尚未见报道。本研究将系统分析低氧下EMPs作用PDLCs后HIF-1α表达情况，及其对PDLCs增殖、凋亡和成骨分化的影响；研究PI3K/AKT信号通路在低氧下EMPs作用PDLCs中的调控机制。以期进一步阐明在不同环境条件下EMPs促进牙周再生的机制，有助于寻找促进牙周再生的新靶点，这将为深入研究釉基质蛋白的作用机制和该组织工程技术的临床应用提供理论依据。

目的：低氧是牙周组织再生过程中的重要的微环境。釉基质蛋白 (EMPs)可促进牙周组织再生。然而，低氧下EMPs对人牙周膜细胞 （hPDLCs ）的影响仍不清楚。本研究将观察低氧下EMPs对hPDLCs生物学特性及成骨分化能力影响，以及观察AKT信号通路在低氧下EMPs作用hPDLCs促进牙周再生中的作用。.材料和方法：氯化钴（CoCl2）模拟低氧环境，分别采用MTT，细胞计数，伸展面积和损伤模型检测EMPs作用下hPDLCs的增殖、黏附、伸展和迁移能力；采用碱性磷酸酶染色和Alizarian 染色检测hPDLCs的成骨能力；采用real-time PCR和 western blot检测成骨因子Runx2, ALP, osteocalcin , Collagen type I 和信号通路分子 AKT 及 p-mTOR的表达。.结果：低氧可显著抑制hPDLCs的增殖、黏附、伸展、迁移和成骨能力；低氧下EMPs对hPDLCs的增殖无显著影响；而EMPs可部分逆转对hPDLCs黏附、伸展、迁移的影响；低氧下EMPs可显著增强hPDLCs的成骨能力；低氧下EMPs可显著上调hPDLCs的Runx2, ALP, osteocalcin , Collagen type I等成骨因子的表达；EMPs 可上调 p-mTOR 的表达，而下调 AKT的表达。.结论：釉基质蛋白可逆转低氧对人牙周膜细胞生物性特性及成骨能力；AKT信号通路在低氧下EMPs作用hPDLCs促进牙周组织再生中发挥重要作用。