骨桥蛋白调节上颌窦粘膜间充质干细胞在钛表面上粘附和分化的作用及机理研究

Bone quality and quantity insufficiency often challenge dental implant placement in the posterior maxilla. However, the conventional bone augmentation with sinus elevation surgery, which have many drawbacks, could no longer reach the higher standard to meet the recent patients’ requirements. The applicants’ previous studies observed endo-sinus new bone formation and predictable outcomes after the sinus floor elevation without bone or bone subtitutes grafting in both clinical and animal studies, revealing the fact that sinus membrane might play important role in osteogenesis process after sinus elevation surgery. Whether and how the mesenchymal stem cells derived from sinus membrane (SMSCs) contribute to endo-sinus new bone formation is still an open question in the research field.Osteopontin(OPN) is a glycoprotein belonging to phosphorylated protein family. It distributed in various human tissues and was known to have multiple functions, such as cell adhesion regulation and bone remodeling. It is our hypothesis that OPN may be the key factor promoing SMSCs behavior on implant surface in endo-sinus bone formation process. In the present project, SMSCs is to be isolated and cultured on different implant surfaces. The OPN effect on SMSCs adhesion and differentiation is to be investigated under gene silencing and gene overexpression by lentivirus transfection. Microarray analysis is to be conducted to determine the downstream signal pathway in OPN regulated cell adhesion and osteogenesis process.

上颌后牙区骨量不足是牙种植中常见问题，但目前临床上使用的植骨式上颌窦提升术尚存在许多问题。申请人前期研究发现，使用不植骨的上颌窦提升术后，从临床研究和动物实验都能观察到窦内骨生成，且上颌窦粘膜可能在成骨过程中起关键作用。如何激发上颌窦粘膜中存在的间充质干细胞（SMSC）的成骨潜力，加速上颌窦粘膜下骨新生，保证上颌后牙区种植体功能的稳定是目前国际研究的热点。骨桥蛋白（OPN）能调控多种细胞的趋化和粘附，并在骨组织改建过程中活跃表达，可能是诱导SMSCs在种植体表面成骨的重要细胞因子。本项目拟监测SMSCs在钛片表面粘附分化的细胞学行为与OPN及相关信号通路分子表达的动态关系，并通过基因沉默/过表达和基因芯片，明确 OPN对 SMSCs粘附分化行为的调控作用及其下游信号通路，由此为临床现象做出解释，并为进一步利用SMSCs作为种子细胞、开发适用于口腔和头面部骨缺损修复的新型组织工程材料做好准备

上颌后牙区骨量不足是牙种植中常见问题,使用不植骨的上颌窦提升术后,从临床研究和动物实验都能观察到窦内骨生成,且上颌窦粘膜可能在成骨过程中起关键作用，但其机制尚不明确，目前也缺乏激发上颌窦粘膜及窦腔内成骨潜力的方法。有研究表明，骨桥蛋白(OPN)能调控多种细胞的趋化和粘附,并在骨组织改建过程中活跃表达,可能是诱导间充质干细胞在种植体表面成骨的重要细胞因子。本研究成功从上颌窦黏膜中提取了具有多向分化能力的间充质干细胞（SMSCs），并验证和比较了其在目前种植体常用的SLA表面及新型亲水性表面（SLActive表面）上表现出的不同的细胞学行为和成骨向分化能力，并发现其在不同表面的成骨分化能力和OPN蛋白及基因表达量相关；在此基础上，尝试在培养过程中加入OPN蛋白进一步激发SMSCs的成骨潜力，。并进一步通过加入OPN蛋白及相关抑制剂对OPN促进SMSCs成骨能力的机理进行研究，结果发现OPN蛋白通过与ingetgrin/CD44通路中的integrinβ1结合，上调FAK表达，从而在促进SMSCs对钛表面的早期黏附中起到作用。本项目的提出和完成,可阐明OPN通过相关信号通路，能促进上颌窦黏膜内的SMSCs对钛表面的早期黏附并进一步激发其成骨向分化潜力，提示OPN作为细胞因子在上颌窦内成骨过程中可起到关键作用，并为进一步利用SMSCs作为种子细胞、开发适用于口腔和头面部骨缺损修复的新型组织工程材料做好准备。