基于TiO2纳米点介导的LRP5转染BMSCs膜层在种植体骨结合中的作用及机制研究

The Wnt signaling pathway plays an important role in the control of osteoblastogenesis and bone formation. LRP5 is a kind of transmembrane protein that belong to the LDLR family, it acts as co-receptor of Frizzleds to induce the canonical Wnt signaling pathway. Loss-of-function mutation in LRP5 leads to the blocking of the Wnt signaling pathway. This study investigated the role of LRP5 through the process of osteogenic differentiation of BMSCs on the surface of titanium .As a result of microarray assay the dual expression lentivirus vector carrying siRNA of LRP5 was constructed and transduced into BMSCs, then BMSCs were dealt with cell sheet technology on the surface of transparent carrier.Subsequently, BMSCs layers were cultured on the surface of titamium. We evaluated the function of BMSCs layers through the process of osseointergration both in vivo and in vitro. This study focus on the role of LRP5 through the process of BMSCs differentiation into osteoblasts and the function of BMSCs layers transfetcted with LRP5 lentivirus in the control of osseointergration. It will enriches new therapy thoughts for implant surgery and provides scientific reasonable experimental proof for osseointergration theory.

Wnt信号通路在成骨细胞发生及骨形成过程中起着关键作用，LPR5是Wnt信号通路中的受体之一，与Wnt蛋白及Frizzled蛋白的结合可启动信号通路的传导。研究证明它的缺失可导致Wnt信号途径传导出现障碍。本项目从基因水平出发来探讨LRP5基因在BMSCs成骨分化中的所起的作用，并以此为基础，通过构建慢病毒干扰/过表达型载体将LRP5基因转染进入BMSCs，进一步明确其作用及与其他成骨信号之间的联系；然后在透明基板上通过细胞薄层技术获得LRP5转染的BMSCs细胞膜层，并将该细胞膜层在钛片表面进行培养，体外和体内实验来评价该细胞膜层在种植体骨结合中作用及机制。本实验探讨LRP5在BMSCs成骨分化中的作用及LRP5转染BMSCs膜层在种植体骨结合中的作用及相关机制，为促进种植体骨结合提供新的治疗思路和治疗靶点，从而为快速建立并长期维持种植体骨结合提供科学而合理的实验依据和理论支持。

种植牙被认为是人类的第三副牙齿，种植义齿修复后，能最大程度地提高缺牙患者的咀嚼效率，延缓牙槽骨吸收，提高生活质量。大量的研究报道了种植体表面改性的方法，然而相较于种植体表面处理，对于种植体骨结合的形成机理的研究较少。本研究通过在种植体表面构建低密度脂蛋白受-5（LRP5）过表达和LRP5干扰的细胞膜片，利用体内、体外实验进行生物学评价，并探讨该基因改性的细胞膜片在种植体骨结合中的作用。. 本研究中首先在二氧化钛（TiO2）纳米点石英晶片表面预铺层黏连蛋白-521（Laminin-521, LN-521），利用光控细胞薄层技术制备出骨髓间充质干细胞膜片（Bone marrow mesenchymal stem cell sheet, BMSC sheet），通过粘附、增殖、活性、三向分化等实验证实了BMSC膜片的成功构建，并且LN-521明显促进了BMSCs的粘附，365nmUV对BMSC膜片的获取是安全的，获得的BMSC膜片具有良好的细胞活性，呈叠层生长状态，并保持着细胞干性，可以向成骨、成脂、成软骨方向分化。粘附实验的结果显示当LN-521的浓度为1200ng/mL时，对BMCSs促粘附作用较强，能够稳定的构建BMSCs膜片，因此后续实验中将选取1200ng/mL作为LN-521的预铺浓度。. 最后通过腺病毒和慢病毒转染技术，以BMSC膜片为载体，本研究构建了LRP5过表达和LRP5干扰型的BMSC膜片种植体。体内外实验结果表明LRP5过表达后能够明显地促进BMSCs向成骨细胞分化，经典的Wnt信号通路激活，成骨相关基因Runx2、Osterix、ALP、OCN、BMP2表达增加，加快种植体骨结合的形成；相反地，LRP5干扰后会显著降低BMSCs向成骨细胞分化，抑制经典的Wnt信号通路，成骨相关基因Runx2、Osterix、ALP、OCN、BMP2表达减少，种植体骨结合形成减慢。