浓缩生长因子在牙周膜干细胞介导的牙周缺损再生中的作用及机制

Concentrated Growth Factor (CGF) is the latest generation of platelet concentrates derived from autologous blood. At present, the effect of CGF on human periodontal ligament stem cells (hPDLSCs) and its mechanism is not clear yet. And the ability of CGF in promoting periodontal regeneration has not been reported. We have used CGF for the treatment of periodontal intrabony defects and furcation involvement, and the results showed that CGF could promote the clinical and radiographic effect of bone graft therapy. Then, we found that CGF induced the expression of different subtypes of Wnt ligands of human periodontal ligament cells at different time points. We assume that CGF can promote the osteogenic differentiation of hPDLSCs through regulating dynamic balance of Wnt/β-catenin and Wnt/Ca2+ signaling pathway at different stages. At the same time, the osteogenic differentiation of hPDLSCs mediated by CGF can promote the regeneration of periodontal defects. We will conduct the research from the molecular, cell, animal and clinical experiments. We will expand the sample size of the clinical study. We will add different concentration of CGF in hPDLSCs, and detect the expression of osteogenic differentiation markers at different time points. We will evaluate the expression of key proteins and regulatory factors in Wnt/β-catenin and Wnt/Ca2+ signaling pathway. Then, we will detect the osteogenic differentiation of hPDLSCs after blocking different Wnt pathway. Furthermore, we will investigate the effect of CGF in the treatment of periodontal defects in rats and its mechanism. We will evaluate the expression of different subtypes of Wnt ligands and the activation of ERK1/2 pathway. Our study will be the first in-depth exploration of the mechanism of CGF on hPDLSCs osteogenic differentiation, and will provide theoretical basis for the use of CGF in periodontal tissue regeneration and tissue engineering.

浓缩生长因子（Concentrated Growth Factor，CGF）是源于自体血液的最新一代血小板浓缩物。目前，CGF能否促进牙周再生及其对牙周膜干细胞的作用机制尚不明确。我们前期研究发现，CGF可以促进牙周再生治疗的效果，并促进牙周膜细胞不同Wnt配体亚型的表达。我们假设，CGF通过调控不同阶段Wnt/β-catenin和Wnt/Ca2+信号通路间的动态平衡促进牙周膜干细胞成骨分化及牙周再生。我们将从分子、细胞、整体动物和临床水平进行研究。我们将CGF用于根分叉病变的再生治疗；评价CGF作用于人牙周膜干细胞后，各时间点不同Wnt通路的激活，及阻断Wnt通路后细胞的成骨分化；将CGF与干细胞联合应用修复大鼠牙周缺损，检测不同Wnt配体亚型的表达及ERK1/2通路的激活。本项目将深入阐述CGF介导牙周膜干细胞成骨分化及促牙周再生的机制，为其在牙周再生和组织工程学的应用奠定理论依据。

血小板是内源性生长因子的主要来源。浓缩生长因子（CGF）是最新一代的血小板衍生物。目前，针对CGF的体内外研究多为现象观察，CGF作用的具体机制并不明确，CGF能否真正促进牙周组织再生－即形成牙周新附着也未明确。本项目的目的是：1. 明确 CGF 能否促进牙周缺损的再生；2. 明确 CGF 对 hPDLSCs 成骨分化的作用及机制；3. 明确 CGF 介导的 hPDLSCs 成骨分化在牙周缺损再生中的作用及机制。我们从分子、细胞、整体动物和临床这四个水平进行研究：1..进一步扩大临床样本量，延长观察时间，将CGF＋植骨术联合治疗磨牙根分叉病变，并与单纯植骨术进行比较，评价CGF在根分叉病变再生治疗中的作用。同时，将CGF与GTR联合应用治疗下颌磨牙根分叉病变，评价CGF在GTR治疗下颌磨牙根分叉病变中的作用；进一步改良CGF的使用，将不同形式的CGF用于根分叉病变的再生治疗中，同时比较其疗效。2. 检测CGF中主要生长因子的释放规律。3. 成果培养人牙周膜干细胞（hPDLSCs），将不同浓度的CGF作用于hPDLSCs，观察CGF对细胞增殖和成骨分化的影响。D. 成功制备大鼠的牙周缺损模型，将CGF／hPDLSCs／材料联合植入，并设置不同的对照组，通过组织学切片观察牙周缺损再生情况，对CGF介导的hPDLSCs成骨分化在大鼠牙周缺损再生中的作用机制进行研究。同时进行裸鼠皮下再生的实验研究。研究结果显示： 1. CGF可以促进植骨术在下颌磨牙II度根分叉病变中的治疗效果；2. GTR可以促进CGF+植骨术在下颌磨牙II度根分叉病变中的治疗效果。3. 不同形式CGF中生长因子释放的规律相似。4. CGF可以促进人牙周膜干细胞的体外增殖和成骨分化，并在一定浓度范围内呈剂量依赖效应。5. CGF复合支架材料可以为牙周缺损区域提供一种理想的生物支架结构，可募集自体干细胞至缺损区域并激发其牙周组织的再生潜能。6. CGF复合支架材料中持续释放的生长因子可为牙周组织再生提供良好的信号微环境，调控牙周组织再生过程，从而促进牙周组织再生。我们的研究为深入探索CGF在组织再生中的作用及机制奠定理论依据，为牙周组织再生和组织工程学提供新的方法。