自噬对高糖应激下牙周膜干细胞保护作用的基础应用研究

Low success rate of tooth transplantation for diabetic patients remains a conundrum. The high glucose does harm to the vitality of periodontal ligament stem cells (PDLSCs), leading to the poor healing of periodontal ligament. It is reported that autophagy could be beneficial to cells in maintaining the internal stability of environment through the lysosomal machinery and might take part in the process of periodontal healing. In this study, in vitro cytological experiments are used to investigate the influence of gradient high glucose concentration to PDLSCs and procedure of autophagy involved in. By adjusting cell autophagic level, experiments will be implemented to investigate the influence of autophagy to cell proliferation and differentiation. A hypothesis which can preserve cell vitality through autophagy adjustment will also be verified. Based on previous findings with diabetic rat model, in vivo experiments will be implemented to verify the mechanism of protection for wound healing of periodontal ligament. The project will provide clues for increasing the operation success rates of tooth transplantation for diabetes patients.

糖尿病患者牙移植的术后成功率低是口腔临床面临的棘手问题，高糖血症导致牙周膜干细胞的活性受到抑制，致使牙周愈合不佳是其主要原因。研究表明细胞能够通过形成自噬小体，消化受损的细胞器来维持细胞内环境的稳定，该提示过程可能也参与了异常生理条件下的牙周组织修复。本项目拟通过体外模拟高糖环境，观察高糖环境对牙周膜干细胞活性的影响及自噬的参与过程；调节细胞自噬水平，研究自噬活动对牙周膜干细胞自我更新和分化能力的影响及是否可能通过对自噬的干预保存高糖环境下干细胞的活性，保存干细胞功能；建立的糖尿病大鼠模型，验证自噬对糖尿病大鼠牙移植后牙周膜愈合的保护作用，为提高糖尿病患者牙移植术的手术成功率提实验依据。

糖尿病患者牙移植的术后成功率低是口腔临床面临的棘手问题，高糖血症导致牙周膜干细胞的活性受到抑制，致使牙周愈合不佳是其主要原因。研究表明细胞能够通过形成自噬小体，消化受损的细胞器来维持细胞内环境的稳定，该提示过程可能也参与了异常生理条件下的牙周组织修复。本项目拟通过探讨高糖环境对牙周膜干细胞(PDLSC)成骨能力的影响，以及在此过程中自噬的作用，研究能否通过自噬作用保护PDLSC的成骨能力。.通过CCK-8和Western-blot检测PDLSC在不同葡萄糖浓度下的增殖和成骨分化能力。通过PCR Array检测PDLSC在 5.5mM+OI和25mM+OI条件下时自噬相关基因的表达。通过自噬增强剂雷帕霉素（rapamycin）和自噬抑制剂巴佛洛霉素（bafilomycin）调节自噬作用，并观察增强自噬作用对PDLSC成骨分化能力的保护作用。建立糖尿病大鼠牙周膜外伤模型，通过HE切片观察自噬作用的增强对高糖环境下牙周膜愈合的促进作用。.结果显示高糖环境（25mM）在第1天时即可抑制PDLSC增殖和成骨分化能力。PCR ARRAY结果显示在高糖环境下，ULK1 (9.27), MTOR (3.15), MAP1LC3B (4.22), GABARAPL1 (7.09), ATG10 (6.5), AMPK14 (4.47), WIPI1 (3.29)及IGF1 (24.65)等自噬相关基因的表达明显降低。通过增强或者抑制自噬，高糖环境下PDLSC成骨分化能力的随之变化，表现出自噬对细胞的保护作用。糖尿病大鼠牙周膜外伤模型提示通过注射自噬增强的PDLSC可以促进糖尿病大鼠牙周膜外伤的愈合。.研究结果提示高糖环境可以抑制PDLSC的活性，调节自噬可以保护细胞功能。增强自噬可以部分逆转高糖环境对PDLSC活性的抑制作用，促进高糖环境下牙周膜外伤的愈合。该结果对于提高糖尿病患者牙移植术的成功率提供了重要的理论与临床意义。