Sirt6-FoxO对牙胚间充质细胞分化影响的机制研究

Cellular energy metabolism is one of the most important basement in cell. Cell proliferation, activity, differentiation, apoptosis, signal transduction are related to energy metabolism closely. Tooth development is a long, complex biological processes, including cell-cell interaction between epithelial and mesenchymal, the relationship between cellular energy metabolism and tooth development is unclear. Among the related molecules, Sirt6 become a hot topic gradually. Our previous experiments showed that: the tooth eruption and root development of Sirt6- knockout transgenic mice first mandibular molar were delayed, mineralization of the dental mesenchymal cells was significantly reduced, the expression levels of FoxO1 and OCN were significantly decreased. Accordingly hypotheses, Sirt6 may affect the differentiation of the dental mesenchymal cells through FoxO passway. We intend to use cell cultured in vitro, RT-qPCR, Western Blot, ChIP, protein chips and other technical to research the mechanism.

细胞能量代谢是细胞最基本最重要的活动之一，与细胞的繁殖、分化、凋亡、运动信号转导密切相关。牙齿发育是一长期、复杂的生物学过程，包括细胞与细胞、上皮与间充质的相互作用，细胞能量代谢与牙发育的关系及其影响目前尚不明确。在众多与细胞能量代谢相关的分子中，Sirt6逐渐成为研究热点。我们前期的实验结果显示：Sirt6-/-基因敲除小鼠下颌第一磨牙牙根发育缓慢且牙齿萌出迟滞，其牙胚间充质细胞矿化能力明显降低，FoxO及成骨相关分化因子OCN的表达水平明显下降。据此提出假设，Sirt6可能通过FoxO影响牙胚间充质细胞能量代谢从而影响其分化。我们拟采用牙胚体外重组培养、细胞体外培养、细胞能量代谢实时监测、RT-qPCR、Western Blot、ChIP、蛋白芯片等技术手段研究Sirt6-FoxO对牙胚间充质细胞分化的影响，进一步完善牙发育生物学的理论，为牙组织工程的研究带来新的实验思路和方法。

细胞能量代谢是细胞最基本最重要的活动之一，与细胞的繁殖、分化、凋亡、运动信号转导密切相关。牙齿发育是一长期、复杂的生物学过程，包括细胞与细胞、上皮与间充质的相互作用，细胞能量代谢与牙发育的关系及其影响目前尚不明确。在众多与细胞能量代谢相关的分子中，Sirt6逐渐成为研究热点。我们前期的实验结果显示：irt6-/-基因敲除小鼠下颌第一磨牙牙根发育缓。我们前期的实验结果显示：Sirt6-/-基因敲除小鼠下颌第一磨牙牙根发育缓慢且牙齿萌出迟滞，其牙胚间充质细胞矿化能力明显降低，FoxO及成骨相关分化因子OCN的表达水平明显下降。据此提出假设，Sirt6可能通过FoxO影响牙胚间充质细胞能量代谢从而影响其分化。我们采用牙胚体外重组培养、细胞体外培养、细胞能量代谢实时监测、RT-qPCR、Western blot、蛋白芯片等技术手段进行Sirt6-FoxO对牙胚间充质细胞分化影响的研究，得出以下主要结论：1、Sirt6-/-基因敲除小鼠宫内牙胚发育过程及牙冠形成并无明显异常，但小鼠出生后牙根的发育形成、牙齿的萌出产生了明显的迟滞现象；SIRT6蛋白主要定位于小鼠牙髓组织中的成牙本质细胞的细胞核中。2、体外培养的Sirt6-/-基因敲除小鼠DMCs细胞增殖能力明显增强，成骨/成软骨样分化能力下降，且这种抑制作用并非时限效应；而细胞的成脂分化能力增强。3、SIRT6基因缺失后，成骨分化相关因子表达水平发生了下调，成脂分化相关因子及NF-κB信号通路相关因子表达水平明显上调。4、SIRT6基因缺失后，导致P38-MAPK、ERK及NF-κB信号通路激活，并且影响了小鼠牙胚间充质细胞的线粒体ATP酶的形成及线粒体呼吸链能量传递。SIRT6缺失并不影响宫内小鼠牙胚组织的发育，但影响了出生后牙根的形成和牙的正常萌出。SIRT6缺失促进了牙胚间充质细胞的增殖能力，抑制其成骨/成软骨分化能力，促进其成脂分化能力；P38-MAPK、ERK及NF-κB信号通路及细胞线粒体能量代谢可能是SIRT6参与调节牙发育的机制之一，其具体调节机制还需要进一步的研究。本项目为进一步完善牙发育生物学理论及牙组织工程研究带来新的实验思路，具有重要的理论和临床意义。