正畸应力调控骨质疏松大鼠骨髓基质干细胞骨向分化的机制

探明中老年正畸治疗中成骨不足、牙槽骨骨质疏松加重的发生机制。成骨细胞是正畸治疗中骨改建与修复的基础细胞。核心结合因子(cbfa1)是成骨细胞分化和成骨的特异性转录因子，是各种因子诱导成骨的共同信号分子。本研究旨在从细胞和分子水平观察不同大小、加载方式的应力刺激对骨质疏松状态成骨诱导培养前后的骨髓基质干细胞成骨标记蛋白（OC、ALP）及转录因子Cbfa1基因及蛋白的调控特点，探讨cbfa1在应力诱导的骨髓基质干细胞骨向分化中的作用；利用RNA干扰技术沉默Cbfa1表达研究该蛋白质在力学信号转导中的功能；应用基因芯片技术明确参与调控Cbfa1表达的力学信号传导途径。本研究将有助于阐明Cbfa1在应力诱导的骨质疏松骨髓基质干细胞向成骨细胞分化及成骨功能中的作用及其调控机制，为将来通过调控该基因促进正畸局部骨改建、缩短矫治疗程提供理论基础和实验依据。

随着中老年正畸患者迅速增加,正畸牙移动也从正常牙槽骨改建拓宽到骨质疏松牙槽骨改建范畴。本课题组成功建立大鼠骨质疏松模型（卵巢切除ovariectomy ，OVX）―美国FDA规定研究骨质疏松症的经典临床研究模型；摸索并已熟练掌握培养技巧―骨质疏松大鼠骨髓基质干细胞的体外培养，顺利解决了实验的关键问题，为后续体外实验打下坚实的细胞学基础。对骨质疏松的牙槽骨改建进行了分子机制的研究，结果发现：①.骨质疏松环境下，BMSC的生长增殖缓慢；②.骨质疏松状态下的BMSC成骨能力较弱，成脂能力增强；③.骨质疏松BMSC在ITS刺激下促进其骨向分化，但其总体成骨能力降低；Cbfa1表达规律同上基本一致；④.利用siRNA技术体外转染原代培养BMSCs及C3H10T1/2细胞系验证了力刺激下阻断Cbfa1后通过影响其下游成骨相关标志基因（ALP、COLⅠ、OC）的转录表达起抑制作用。阐明了Cbfa1在应力诱导的骨质疏松骨髓基质干细胞向成骨细胞分化及成骨功能中的作用及其关键调控机制。本课题组从分子水平上验证了以往其他学者和本课题组的前期动物实验结果，还未见相关类似研究，在正畸牙移动骨质疏松的牙槽骨改建分子生物学领域迈出了可贵的一步，为深入阐明骨质疏松状态下牙槽骨的改建机理提供了一定的理论基础。. 同时进一步针对以上研究间歇应力刺激后骨质疏松组BMSC的成骨分化能力弱这一发现，及Cbfa1的上游调控机制不明这一现象。借助蛋白芯片技术筛选和寻找参与力学刺激影响可能的关键和敏感蛋白。我们筛选出了多个可能参与的因子4E-BP1、ACC1 、FoxO1、lamin、syk等。这一研究将为今后通过调控Cbfa1基因促进正畸局部骨改建、缩短矫治疗程提供理论基础和实验依据，为防治中老年正畸治疗中成骨不足，开拓新的力学生物学思路。. 课题已顺利完成考核目标:①.由本基金所资助的直接相关文章已发表9篇（其中SCI收录论文已发表2篇，EI收录论文2篇），已录用2篇，已投稿4篇(SCI收录)。②会议发言：国际会议邀请发言1次，国内会议分会发言2次，poster 1次。③已培养硕士研究生2名，目前1名硕士和博士研究生正从事课题相关研究。