调节组蛋白/非组蛋白乙酰化促进炎症微环境下牙周膜干细胞介导的牙周组织再生及其分子机制

The influence of micro-environment on mesenchymal stem cells mediated periodontal tissue regeneration has drawn increasing attention in translational medicine in periodontitis therapy. Our previous study showed that histone deacetylase inhibitors promote differentiation and inhibit inflammatory response of mesenchymal stem cells, which suggest that regulating histone/non-histone acetylation could possess the promise in improvement of periodontal stem cells mediated periodontal tissue regeneration under the inflammatory micro-environment. However, the effect and the underlying mechanisms remain unclear. Herein, the current proposal aims to firstly investigate the effect of histone/non-histone regulation on multiple differentiation, immunomodulation and periodontal tissue regeneration of periodontal stem cells in inflammatory micro-environment in vitro and in vivo. Secondly, to explore the underlying mechanisms by western-blot, ChIP, IP, and mass spectrometry. This proposal may provide a novel principle in elucidating the pivotal molecular mechanism of cell fate decision of odontogenic MSC and mediated tissue regeneration ,therefore may provide scientific and big animal model evidences in future clinical application of periodontal ligament stem cells in periodontal regeneration in inflammatory micro-environment.

体内微环境的影响是制约间充质干细胞介导牙周组织再生临床转化的关键环节。本组前期研究发现组蛋白去乙酰化酶抑制剂有促进干细胞分化和调节炎症反应的重要作用，提示组蛋白/非组蛋白调控在炎症微环境下可能具有促进牙周膜干细胞介导牙周组织再生的作用，但功能和机制尚不明确。课题拟研究揭示体内外炎症微环境下组蛋白/非组蛋白乙酰化调控对牙周膜干细胞定向分化、免疫调节和牙周组织再生的作用，通过蛋白印迹、ChIP，IP和质谱分析等实验方法探讨组蛋白/非组蛋白乙酰化调控对牙周膜干细胞参与组织再生的分子机制。有望进一步阐明间充质干细胞参与组织再生关键基因和干细胞命运转归的表观遗传学规律，为牙周炎的治疗提供基础实验和大动物研究证据，以促进间充质干细胞介导牙周再生的临床转化。

间充质干细胞具有自我更新、克隆形成、多向分化和免疫调节能力。炎症牙周组织中受损的间充质干细胞多向分化及免疫调节能力明显下降，可能是牙周组织再生困难的重要原因之一。 因此，探索能调节牙周炎症微环境的方法（如药物，基因等）恢复间充质干细胞受损的组织再生功能，在牙周炎临床治疗和组织再生中具有重要的意义。本实验探讨表观遗传修饰剂是否能调节炎症性微环境中间充质干细胞（MSC）的细胞命运从而在实验性牙周炎的治疗中发挥作用。我们从健康和炎症的牙龈组织中分离MSC，以研究曲古抑菌素A（TSA）是否可以改善干细胞成骨分化潜能并可调节炎症微环境。在牙周炎的大鼠模型中，用壳聚糖支架包裹的TSA处理大鼠后，评估组织的再生潜力。用条件培养基诱导成骨分化后，TSA处理可提高炎症和健康MSC的成骨分化潜能。此外，TSA处理后，细胞培养上清液中IL-6和IL-8的水平显著降低。此外，加入TSA后p65磷酸化水平与乙酰化水平均有改变，与DNA结合的能力降低。在实验性牙周炎的大鼠中，局部注射壳聚糖支架包裹的TSA，7周后进行组织学和微计算机断层扫描，结果显示与对照组相比，TSA组大鼠牙槽骨量显着增加，炎性浸润较少。TSA治疗后大鼠龈沟液中IFN-γ和IL-6的浓度显着降低。这项研究表明，TSA具有调节炎症的能力，并且可以促进牙周组织修复，这表明表观遗传修饰剂有望成为牙周组织修复的潜在治疗选择。