自噬在正畸应力微环境下牙周膜干细胞成骨分化及凋亡中的作用及机制研究

Periodontal ligament stem cells (PDLSCs), which are the key to the success of periodontal tissue remodeling, are not only the direct sensory cells, but also the effector cells of mechanical force. In previous study, we demonstrated that PERK-eIF2α-ATF4 signaling pathway mediated by endoplasmic reticulum stress (ERS) was involved in the osteogenic differentiation of PDLSCs induced by cyclic stretch. The ERS and the occurrence of autophagy has a close relationship. At present, the effect of autophagy on osteogenic differentiation and apoptosis of PDLSCs under orthodontic stress has not been reported. In this study, we intend to explore whether there is autophagy in orthodontic stress microenvironment and the effect of autophagy on the osteogenic differentiation and apoptosis of PDLSCs under orthodontic stress. To observe the effect of autophagy on orthodontic tooth movement in rats and further investigate the mechanism of autophagy on the osteogenic differentiation, apoptosis and periodontal remodeling induced by orthodontic stress. This study will help elucidate the molecular biological mechanism of periodontal tissue remodeling after application of orthodontic force, and provide a new strategy for clinical interventions to improve the treatment effect and promote physical tooth movement.

牙周组织改建成功与否关键在于牙周膜干细胞，它既是正畸矫治力的直接感应细胞，又是正畸力的效应细胞。前期研究我们证实了内质网应激介导的PERK-eIF2α-ATF4信号通路在正畸牵张力作用下牙周膜干细胞成骨分化中发挥重要作用。而内质网应激与自噬的发生有着密切的关系。目前，自噬对正畸应力作用下牙周膜组织及牙周膜干细胞成骨分化及凋亡的影响及作用机制尚未见报道。本课题拟研究正畸应力微环境下是否有自噬的发生，自噬对正畸应力作用下牙周膜干细胞成骨向分化以及凋亡的影响；观察自噬对大鼠正畸牙齿移动的影响；探讨自噬对正畸应力作用下牙周膜干细胞成骨向分化、凋亡及牙周组织改建的作用机制。本研究将有助于阐明正畸施力后牙周组织改建的分子生物学机制，为临床干预矫治过程、提高矫治效果，促进牙齿健康可控移动提供新的策略。

牙周组织改建成功与否关键在于牙周膜干细胞，它既是正畸矫治力的直接感应细胞，又是正畸力的效应细胞。我们证实了内质网应激介导的相关信号通路在正畸牵张力作用下牙周膜干细胞成骨分化中发挥作用。而内质网应激与自噬的发生有着密切的关系。目前，自噬对正畸应力作用下牙周膜组织及牙周膜干细胞成骨分化及凋亡的影响及作用机制尚未见报道。本课题研究正畸应力微环境下是否有自噬的发生，自噬对正畸应力作用下牙周膜干细胞成骨向分化以及凋亡的影响；观察自噬对大鼠正畸牙齿移动的影响；探讨自噬对正畸应力作用下牙周膜干细胞成骨向分化、凋亡及牙周组织改建的作用机制。.本研究通过人牙周膜干细胞的原代培养，构建牙周膜干细胞体外培养-力学刺激模型，并检测不同加力时间点后自噬相关因子和成骨相关基因的表达的水平变化，在此基础上，外源性激活及抑制细胞自噬，研究自噬在牵张力作用下牙周膜干细胞的成骨分化中过程中的作用。本课题研究表明正畸应力微环境下可以诱导细胞发生自噬，且自噬的强度与应力加载时间呈现相关性，随应力加载时间的延长自噬强度越强；hPDLSCs在周期性张应力加载条件下的凋亡与应力加载的时间也呈现正相关性，即hPDLSCs凋亡率随加力时间的增长逐渐升高；外源性激活自噬后可以促进牙周膜干细胞内成骨相关基因的表达，周期性牵张力刺激进一步增强这一效应，二者具有协同效应。而抑制自噬则抑制了牙周膜干细胞内成骨相关基因的表达。本研究将有助于阐明正畸施力后牙周组织改建的分子生物学机制，在此基础上，为临床干预矫治过程、提高矫治效果，促进牙齿健康可控移动提供新的策略。