Nrf2在牙周炎氧化应激微环境中促牙周膜干细胞修复组织缺损的作用及其机理研究

Periodontitis is the chronic nonspecific inflammation of periodontal tissues, which mainly caused by bacteria and host immune response. Recent studies have confirmed that oxidative stress is one of the key factors that aggravating the periodontitis. We have demonstrated that autologous periodontal ligament stem cells (PDLSCs) could be used to repair the defect of alveolar caused by periodontitis, but the effect showed a negative correlation with the degree of inflammation. Besides, the PDLSCs appeared notable apoptosis after co-culturing with hydrogen peroxide, and the expression of Nrf2 was upregulated significantly. On the basis of these studies, we hypothesized that oxidative stress resulted in the unbalance of oxidation and antioxidation, which accelerated the apoptosis of PDLSCs and further influence the effect of tissue defect repairation, and the key molecular of antioxidation--- Nrf2 might play a key role in this process. With an eye to the antioxidative effect of Nrf2, this project intends to explore the negative impact of oxidative stress on PDLSCs, and further probes into the role and underlying signal transduction mechanism of Nrf2. The whole project is expected to optimize seed cells by promoting their antioxidant capacity, and provide a new strategy and method for periodontal bone defects regeneration.

近年研究证实，牙周炎局部的氧化应激（OS）微环境是加重牙周组织损伤的重要因素之一。课题组前期研究发现，自体PDLSCs修复牙周炎骨缺损的效果与局部炎症程度呈负相关；同时，过氧化氢刺激可以导致体外培养的PDLSCs出现不同程度凋亡，而这一过程伴随着Nrf2的异常高表达。提示，牙周炎局部OS微环境导致PDLSCs氧化-抗氧化能力失衡，加速细胞凋亡而影响其修复再生功能，而内源性抗氧化分子Nrf2可能在这一过程中扮演重要分子的角色。但到目前为止，国内外关于Nrf2在牙周炎发生发展中作用的研究尚属空白。本课题拟在前期工作的基础上，以关键分子Nrf2为突破口，综合利用RNAi、基因转染等技术，从体外、体内两方面揭示Nrf2在PDLSCs抗氧化损伤过程中的作用及机制，以期通过上调Nrf2表达水平增强干细胞的抗氧化能力，实现种子细胞的优化，为提高PDLSCs的组织工程应用效果提供新的策略。

牙周炎作为口腔疾病中发病率最高的疾病，已经严重影响人类的健康。牙周炎会导致牙周支持组织，包括牙龈软组织和牙槽骨的丧失，甚至牙齿的脱落，常规的洁治术和牙周手术只能部分减缓组织炎症，但对于炎症刺激下组织缺损的修复，目前尚无有效的治疗手段，现有的引导组织再生技术也因缺乏种子细胞而效果不尽人意。牙周膜干细胞的成功 分离以及牙周组织工程技术的发展为牙周炎所致组织缺损的修复带来了新的契机，但是如何优化组织再生的牙周病炎症微环境、最大程度促进外源性植入牙周膜干细胞的修复潜能已经成为该领域研究的热点和难点。针对上述问题并结合课题组前期预实验结果，我们发现:牙周炎局部氧化应激微环境可以导致 PDLSCs 氧化-抗氧化能力失衡，加速细胞凋亡而影响其修复再生功能，而内源性抗氧化分子Nrf2在这一过程中扮演重要分子的角色。本课题以 Nrf2关键分子的功能为研究突破口，从体外细胞实验和体内动物实验两方面揭示Nrf2在 PDLSCs 对抗牙周局部氧化应激损伤过程中的作用及其信号转导机制，通过体外上调外源性Nrf2表达水平增强其抗氧化能力，实现种子细胞的优化，提高其修复牙周炎骨缺损的效果，为PDLSCs的组织工程应用提供新的策略和思路。