肝细胞生长因子修饰的牙周膜干细胞再生牙周组织的效果及机制研究

Mesenchymal stem cells (MSCs) mediated periodontal tissues regeneration is the key scientific issue in stomatology, and improving MSCs chemo-attractant, cell homing and survival are very important to enhance MSCs mediated periodontal tissues regeneration. Previous studied indicated that hepatocyte growth factor (HGF) could inhibite cell apoptosis, induce cell chemo-attractant and cell homing, inhibit the inflammation and enhance the angiogenesis. Our previous study found that HGF could protect periodontal ligament stem cells PDLSCs from injury elicited by hypoxia-induced apoptosis. But the effects and molecular mechanism of the HGF on PDLSCs and periodontal tissues regeneration are unclear. In present project, we will use Ad-HGF to infect PDLSCs; investigate the effect of HGF on the biological properties of PDLSCs; evaluate the survival and cell homing ability of PDLSCs after HGF treatment in mouse model; establish a periodontitis model by using miniature pig, and study the effect of HGF on the PDLSCs mediated periodontal tissues regeneration. Gain- and Loss-of-function will be used to investigate the mechanism of HGF on PDLSCs. This study may provide the important insight for the clinic therapy of periodontal diseases and cell-based periodontal tissue engineering.

干细胞介导的牙周组织再生是目前口腔医学研究的方向及热点，而提高干细胞在体内存活，趋化归巢能力是干细胞再生组织的关键。以往研究表明肝细胞生长因子（HGF）能抑制干细胞凋亡，诱导其迁移归巢至靶器官，并有抗炎及促进血管形成的作用。我们前期研究发现HGF具有增强牙周膜干细胞（PDLSCs）抗低氧及损伤的功能，但HGF对PDLSCs生物学特性及牙周组织再生的效果及机制尚不清楚。本课题拟利用重组腺病毒Ad-HGF感染PDLSCs，研究HGF对其生物学特性的影响；利用小型猪建立牙周炎动物模型，研究HGF对PDLSCs介导的牙周组织再生效果；利用获得性及丧失性功能研究揭示其分子机制。本项目有望发现，HGF通过增强牙周膜干细胞存活、趋化归巢作用而促进牙周膜干细胞介导的牙周组织再生，为其临床应用提供理论依据和大型动物临床前实验数据。

以往研究表明肝细胞生长因子（HGF）能抑制干细胞凋亡，诱导其迁移归巢至靶器官，并有抗炎及促进血管形成的作用。我们前期研究发现HGF具有增强牙周膜干细胞（PDLSCs）抗低氧及损伤的功能，但HGF对PDLSCs生物学特性及牙周组织再生的效果及机制尚不清楚。本课题拟利用重组腺病毒Ad-HGF转染PDLSCs，研究HGF对其生物学特性的影响；研究表明Ad-HGF转染对PDLSCs的表面标记、增殖及多向分化能力并无影响。染色体核型分析显示，Ad-HGF修饰并不整合到细胞基因组，不改变其染色体结构。但是增加了HGF的分泌量和PDLSCs抵抗低氧损伤的能力，HGF基因修饰可以促进DPSCs治疗牙周软组织缺血部位毛细血管数量的增加。通过建立小型猪建立牙周炎动物模型，研究HGF对牙髓干细胞介导的牙周组织再生效果；研究采用15只五指山小型猪建立牙周炎模型，共30侧，随机分为5组，每侧回植干细胞量为1×106：（1）对照组：建立实验性牙周炎后仅做常规洁、刮治；（2）经Ad-HGF修饰的牙髓干细胞膜片组：做翻瓣刮治+经Ad-HGF修饰的牙髓干细胞膜片回植修复；（3）牙髓干细胞膜片组：做翻瓣刮治+牙髓干细胞膜片回植修复； （4）经Ad-HGF转染的牙髓干细胞注射组：建模后常规洁、刮治后，将0.5ml经Ad-HGF感染的牙髓干细胞悬液注射于颊侧根方粘骨膜下；（5）牙髓干细胞注射组：建模后常规洁、刮治后，将0.5ml的牙髓干细胞悬液注射于颊侧根方粘骨膜下。治疗后90天，通过牙周临床指标、影像学指标、组织学检查结果，表明：无论是牙髓干细胞还是经Ad-HGF感染的牙髓干细胞，治疗后均能改善小型猪牙周炎的临床检查指标，效果明显优于对照组。其中经HGF修饰的牙髓干细胞膜片治疗组效果最好。牙髓干细胞膜片治疗组可见骨缺损区形成大量牙槽骨，新形成的牙周膜纤维附着在牙骨质与牙槽骨之间，牙周组织再生良好。牙髓干细胞注射治疗组可见骨缺损区形成较大量牙槽骨，新形成的牙周膜纤维附着在牙骨质与牙槽骨之间，牙周组织再生较好。与经Ad-HGF感染的干细胞治疗组相比较，单纯干细胞治疗组在牙周沟内上皮处可见较多的上皮条索。通过该项目发现HGF通过增强牙周膜干细胞存活、趋化归巢作用而促进牙周膜干细胞介导的牙周组织再生，为其临床应用提供理论依据和大型动物临床前实验数据。