间质-上皮化在牙髓干细胞成牙本质向表型分化中的作用及调控机制研究

The basal-apical polarized odontoblasts, originated from ectodermal mesenchyme, array tightly in a monolayer through the junctional complex to perform defense repair functions. These properties endow the odontoblasts epithelia-like phenotypes. Our group recently found that dental pulp stem cells (DPSCs) expressed ZO-1 when induced in conventional odontoblastic mineralized solution. However, when cultured in epithelia conditional medium, the DPSCs not only expressed odontoblastic marker DMP-1, but also epithelial markers CK-18 and ZO-1. This might indicate that DPSCs underwent epithelial phenotypic transition when odontoblastic differentiation occurred. Based on these findings, this study hypothesized that mesenchymal-epithelia transition (MET) mediated the differentiation process of DPSCs to odontoblasts. Focusing on ZO-1, this study will use multiple molecular biotechnologies to (1) investigate the function and intensity of MET during the phynotypic transition of DPSCs; (2) discover the ZO-1 related specific molecular markers and regulating pathways in DPSCs MET process; (3) verify the regulation mechanisms of these ZO-1 related markers and pathways in DPSCs phynotypic transition. Through this study, we will explore the molecular mechanisms of pulp damage repair, and find new approaches and strategies for clinical pulp preservation treatment.

起源于外胚间充质且顶基极化的成牙本质细胞通过连接复合体，以单细胞层紧密排列进行防御修复，其特征具有类上皮细胞表型。课题组近期发现牙髓干细胞在常规成牙本质向诱导时紧密连接蛋白-1（ZO-1）表达增强，而在上皮细胞培养基加矿化液诱导培养时，不仅促进成牙本质向标记物DMP-1表达，上皮向标记物CK-18和ZO-1表达也相应增加，说明牙髓干细胞成牙本质向分化时伴随上皮样表型出现。据此提出牙髓干细胞成牙本质向分化时存在间质-上皮化转化的假说。本研究拟以ZO-1为出发点，采用多种分子生物学技术（1）研究间质-上皮化参与牙髓干细胞成牙向表型转化的作用和强度；（2）探寻介导牙髓干细胞间质-上皮化的ZO-1相关特定分子标记物和调控通路；（3）验证特定分子和通路在牙髓干细胞成牙向表型转化中的作用机制。通过以上研究探索牙髓损伤修复的分子机制，为临床保髓治疗提供新途径和新方法。

诱导牙髓中未分化的间充质细胞分化为成牙本质细胞是牙髓损伤修复成功的关键。本研究证实体内成牙本质细胞具有上皮细胞特性，表达上皮细胞标记物；牙髓细胞向成牙本质细胞诱导分化过程中，间充质标记物表达水平随着分化进程逐渐减少，上皮标记物表达逐渐增强。Western blot、荧光定量RCR、免疫共沉淀等分子生物学技术发现紧密连接蛋白ZO-1在牙髓细胞的分化过程中具有不同的表达模式，沉默ZO-1抑制牙髓细胞分化，RhoA/ROCK和β-catenin信号通路在牙髓细胞分化的不同阶段与ZO-1之间具有不同的作用模式；间隙连接蛋白Cx43表达水平随着牙髓细胞的分化进程不断增强，Cx43沉默后牙髓细胞的分化受到抑制，大鼠牙髓损伤修复模型中，不同的修复模式Cx43具有不同的表达模式。本研究首次从体内体外证实牙髓细胞向成牙本质细胞分化过程伴随间充质上皮转化，ZO-1和Cx43参与调控牙髓细胞的分化表型，ZO-1能够与RhoA/ROCK和β-catenin信号通路相互作用介导牙髓细胞的分化表型；Cx43的表达模式与牙髓损伤修复模式相关。本研究从牙髓损伤修复的表型出发，探寻牙髓损伤修复的机制，为后期临床转化提供理论研究基础，具有良好的临床应用价值。