长链非编码RNA H19调控静磁场中牙周膜干细胞成骨分化及牙周骨组织改建的研究

Static magnetic fields (SMFs) is an important factor in maintaining bone metabolism. Recent studies show that SMFs with moderate intensity can improve bone formation with increased bone mineral density and enhance bone healing. In Orthodontic tooth movement, SMFs has an influence on the reconstruction of alveolar bone. The mesenchymal stem cells from periodontal ligament tissue (PDLSCs) is foundation of periodontal bone remodeling. Our previous study shown that SMFs with moderate intensity can promotes proliferation and osteogenic differentiation of PDLSCs and upregulates lncRNA H19 expression. However, the molecular mechanisms were poorly understood. . On basis of our previous studies, in this study, firstly, we will further investigate the effect of SMFs on osteogenic differentiation of PDLSCs. Secondly, we will explore the effect and mechanism of lncRNA H19 on osteogenic differentiation of PDLSCs by "gain and loss of function"in SMFs. Thirdly, we will observe the PDLSCs-mediated bone remodeling effects in orthodontic tooth movement animal model. The elucidation of the molecular mechanisms will provide us with a better knowledge of SMFs and lncRNA H19 regulation in PDLSCs and improve stem-cell-mediated bone remodeling in SMFs.

静磁场是影响骨组织改建的重要调节因素。适宜强度的静磁场能够激活组织细胞，刺激骨组织生长改建，是维持骨骼健康以及治疗骨骼相关疾病的有效物理疗法。牙周膜干细胞（PDLSCs）是正畸牙移动过程中牙周骨组织改建的主要效应细胞。我们前期的研究显示适当的静磁场可以促进PDLSCs分化；并且发现在PDLSCs成骨分化过程中lncRNA H19表达上调，然而lncRNA H19在静磁场中PDLSCs成骨分化中的具体作用及分子机制尚不明确。本项目拟在前期研究的基础上，利用静磁场加载的PDLSCs培养模型和大鼠牙移动模型作为体外和在体研究对象，采用慢病毒过表达和干扰技术研究lncRNA H19在静磁场作用下PDLSCs成骨分化中的作用和分子机制，对于阐明静磁场中lncRNA调控PDLSCs特性的机理，发现调控牙周骨组织改建的新靶点具有重要意义，同时为磁性材料的临床应用提供指导和依据。

背景：静磁场是影响骨组织改建的重要调节因素。适宜强度的静磁场能够激活组织细胞，刺激骨组织生长改建，是维持骨骼健康以及治疗骨骼相关疾病的有效物理疗法。牙周膜干细胞（PDLSCs）是正畸牙移动过程中牙周骨组织改建的主要效应细胞。我们前期的研究显示适当的静磁场可以促进PDLSCs分化；并且发现在PDLSCs成骨分化过程中lncRNA H19表达上调，然而lncRNA H19在静磁场中PDLSCs成骨分化中的具体作用及分子机制尚不明确。本项目拟在前期研究的基础上，利用静磁场加载的PDLSCs培养模型和大鼠牙移动模型作为体外和在体研究对象，采用慢病毒过表达和干扰技术研究lncRNA H19在静磁场作用下PDLSCs成骨分化中的作用和分子机制，对于阐明静磁场中lncRNA调控PDLSCs特性的机理，发现调控牙周骨组织改建的新靶点具有重要意义，同时为磁性材料的临床应用提供指导和依据。.方法：分离培养并鉴定hPDLSCs，建立静磁场细胞加载装置，通过使用慢病毒基因过表达和干扰、real time PCR、Western Blot、流式细胞术、免疫荧光和免疫组织化学等研究手段，从体外探明静磁场、lncRNA H19 和PDLSCs 成骨分化再生能力之间的关系、作用及分子调控机制；建立静磁场加载下的大鼠牙移动模型，通过HE染色、microCT、原位杂交及免疫组化从体内进一步证实静磁场中 lncRNA H19 参与调控促进牙周骨组织改建。.结果：体外细胞实验显示，静磁场促进了PDLSCs增殖、迁移和成骨分化。在静磁场促进PDLSCs的成骨分化的过程中，lncRNA H19高表达。通过过表达和敲低实验，证明静磁场通过lncRNA H19/miR-21/AKT轴的调控作用，影响PDLSCs的成骨分化能力。同时静磁场作用下的牙移动模型研究显示，大鼠牙周组织中lncRNA H19 高表达，成骨相关基因RNNX2表达升高。.结论：静磁场能够增强PDLSCs的增殖、迁移和成骨向分化能力，并在牙周组织改建中发挥重要的作用。静磁场促进PDLSCs成骨分化作用部分可能通过lncRNA H19/miR-21/AKT通路发挥作用。