CTSK在人牙周膜干细胞向成牙骨质细胞分化及形成牙骨质中的作用研究

Cementum plays an important role in maintaining tooth stability and functions as well as the occurrence, development and regeneration of periodontal tissues. However, people know little about the mechanism of cementification. Both literatures and our previous studies showed that patients suffering from pycnodysostosis were often afflicted with cementum hyperplasia. Pycnodysostosis is an autosomal recessive disease caused by the mutations of cathepsin K (CTSK) gene. So we propose that CTSK may play an important role in cementification. Human periodontal ligament stem cells (hPDLSC) will be used in this study for discovering CTSK expression and activity changes during induced differentiation of hPDLSC into cementoblasts. Then CTSK will be up/down regulated to detect the role of these changes on biological characteristics (such as abilities to differentiate into cementoblasts and attachment to cement/dentin surface) of human PDLSCs and formation of cementum in vivo and in vitro. Based on this study, the role of CTSK in hPDLSC indued cementification will be revealed. The experimental basis to further explain the role of CTSK in cementification will be provided.

牙骨质在维持牙齿的结构稳定和生理功能以及牙周组织的发生、发育和再生中均起着非常重要的作用，但至今人们对牙骨质的发生和发育机理仍不十分清楚。文献和我们前期研究工作均发现组织蛋白酶K（cathepsin K，CTSK）基因突变导致的致密性成骨不全患者表现有牙骨质显著增厚伴大量成牙骨质细胞沉积，由此推断 CTSK 可能在牙骨质形成过程中发挥重要作用。牙周膜干细胞（PDLSC）是目前体外研究牙骨质形成理想的细胞模型，因此本研究拟以人牙周膜干细胞（hPDLSC）为主要研究对象，分析hPDLSC向成牙骨质细胞诱导分化过程中CTSK表达及活性变化，观察更改CTSK表达对hPDLSC向成牙骨质细胞分化能力、在牙骨质/牙本质表面附着能力以及体内体外形成牙骨质能力的影响，以期揭示CTSK在 hPDLSC向成牙骨质细胞分化和体内体外形成牙骨质过程中的作用，为进一步阐明CTSK在牙骨质形成中的作用机制提供实验依据

牙骨质在维持牙齿的结构稳定和生理功能以及牙周组织的发生、发育和再生中均起着非常重要的作用，但至今人们对牙骨质的发生和发育机理仍不十分清楚。文献和我们前期研究工作均发现组织蛋白酶K（cathepsin K，CTSK）基因突变导致的致密性成骨不全患者表现有牙骨质显著增厚伴大量成牙骨质细胞沉积，由此推断CTSK可能在牙骨质形成过程中发挥重要作用。牙周膜干细胞（PDLSC）是目前体外研究牙骨质形成较为理想的细胞模型，因此本研究以人牙周膜干细胞（hPDLSC）为主要研究对象，分析hPDLSC向成牙骨质细胞诱导分化过程中CTSK表达及活性变化，观察更改CTSK表达对hPDLSC向成牙骨质细胞分化能力、在牙骨质/牙本质表面附着能力以及体内体外形成牙骨质能力的影响。结果，我们首次发现健康hPDLSC表达CTSK，且其表达水平在hPDLSC向成牙骨质细胞诱导分化过程中明显增高；此外，我们的研究结果还发现CTSK被抑制后，EMD诱导hPDLSCs向成牙骨质细胞分化及体内/体外形成牙骨质的能力均减弱。本研究首次揭示了CTSK在hPDLSC向成牙骨质细胞分化及形成牙骨质过程中的作用，为进一步阐明CTSK在牙骨质形成中的作用机制提供实验依据。