低强度脉冲超声激活AhR促进牙周炎组织修复的作用机制研究

As one of the main diseases in human, Periodontitis would easily cause damages to periodontal tissues and lead to tooth loss, yet so far no effective method has been found to promote periodontal tissue complete regeneration. Researches home and abroad found that low intensity pulsed ultrasound (LIPUS) could promote the regeneration of periodontal tissues, but its exact mechanism and function in treating periodontal inflammation and regulating bone metabolism remains unclear. Arylhydrocarbon receptor (AhR) is a key factor in intervening inflammatory disease; however, not any relevant research has been reported up to date on AhR’s potential in mediating periodontitis. The project team recently found that LIPUS could inhibit lipopolysaccharide (LPS) induced human periodontal ligament cells (hPDLCs) expressing IL-6, IL-8, RANKL/OPG and enhance the expression of AhR. Thus, it is speculated that LIPUS could activate AhR to mediate periodontal inflammation and bone metabolism, and then promote periodontal tissue reparation, but the exact mechanism is unclear. Based on previous research, through constructing cell and animal inflammatory model, using molecular biology and tissue engineering technology, etc, we hope to (1) analyze the regulatory mechanism of LIPUS’s mediation via AhR in treating periodontal inflammation and bone metabolism; (2) probe a new possible way of promoting periodontitis tissue reparation. It is hoped that this research would offer a new way and a theoretical basis in periodontitis treatment.

牙周炎系人类主要疾病之一，易破坏牙周组织并导致牙齿松动、脱落。目前，尚缺乏促进牙周组织完全性再生的特效手段。国内外研究发现LIPUS可以促进牙周组织再生，但其对牙周炎症反应及骨代谢调控作用的机制不清。AhR是干预炎症性疾病的重要靶点，尚未见关于AhR调控牙周炎症反应的相关报道。项目组最近发现LIPUS可以抑制LPS介导的hPDLCs表达IL-6、IL-8及RANKL/OPG，可增强hPDLCs表达AhR，推测LIPUS可能通过激活AhR调控牙周炎症反应及骨代谢并促进牙周组织修复，但具体作用机制不明。项目拟在前期研究基础上，构建相应细胞、动物炎症模型，采用分子生物学、组织工程技术等方法，分析LIPUS通过AhR调控牙周局部组织炎症反应、骨代谢的作用机制，探讨LIPUS促进牙周炎组织修复的可能途径，为牙周炎的再生性治疗提供新思路和相应理论依据。

牙周炎系人类主要疾病之一，易破坏牙周组织并导致牙齿松动、脱落。目前，尚缺乏促进牙周组织完全性再生的特效手段。国内外研究发现LIPUS可以促进牙周组织再生，但其对牙周炎症反应及骨代谢调控作用的机制不清。AhR是干预炎症性疾病的重要靶点，尚未见关于AhR调控牙周炎症反应的相关报道。.项目组采用LPS刺激hPDLCs、U937建立细胞炎症模型，采用LIPUS干预建立细胞超声辐照模型。采用ELISA、PCR检测炎症因子IL-6、IL-8、TNF-α、IL-1β表达变化，PCR、WB检测RANKL/OPG、AhR、IκBα、p-IκBα、p65、TLR4表达变化，激光共聚焦观察p65入核情况。CCK-8检测细胞增殖活性，流式细胞检测仪检测细胞凋亡情况。在成骨诱导条件下模拟炎症微环境，LIPUS辐照后采用PCR检测炎症因子IL-6、IL-8及成骨相关基因RUNX2、OPN、OSX、OCN表达变化，ALP染色及活性检测ALP表达变化，WB检测IκBα、p-IκBα、P65蛋白表达变化。采用划痕实验和Transwell实验检测细胞局部增殖迁移能力。随后分离培养大鼠rDFCs、rBMSCs，建立裸鼠皮下实验、大鼠急性牙周缺损动物模型，采用LIPUS进行体内外辐照。PCR检测成骨相关基因ALP、Runx2、OSX、COL-I表达变化，茜素红染色检测钙结节形成能力，扫描电镜观察细胞接种支架材料后生长情况，HE和Masson染色观察组织再生情况，活体生物荧光成像检测细胞在大鼠体内分布情况，免疫组化检测OPN、COL-I表达情况。项目组成功构建体外细胞炎症模型及超声辐照模型，结果发现LIPUS可以增强细胞增殖活性及迁移能力，抑制凋亡，抑制炎症因子表达，下调RANKL/OPG比值，增强成骨基因表达，促进成骨分化，上调AhR表达，下调IκBα、p65表达，抑制p65入核。成功构建裸鼠皮下实验、大鼠急性牙周缺损动物模型，结果发现LIPUS可以增强rDFCs在裸鼠皮下异位成骨能力，联合鼠尾静脉注射rBMSCs可以促进大鼠急性牙周缺损组织修复再生。.本项目初步阐明LIPUS对炎症微环境下细胞增殖活性、炎症因子表达、RANKL/OPG 表达及其骨向分化能力的调控作用，“AhR-NF-кB”信号途径可能参与了这个过程。LIPUS联合干细胞移植治疗可以促进牙周缺损组织修复再生。LIPUS辅助治疗对牙周炎缺损