基于TWIST1/SDF-1信号通路探讨LIPUS诱导BMSCs归巢促进牙周内源性修复的研究

Periodontitis is accompanied by inflammation and alveolar bone loss, and the progression of periodontitis can lead to tooth loss. However, satisfied regeneration is hardly observed. Low-intensity pulsed ultrasound (LIPUS) is a non-invasive acoustic radiation. LIPUS may have a similar function since it transmits mechanical energy as acoustical pressure waves into cells and tissues. Recruitment of stem cells would be a new target of periodontal treatment. It is a new direction of noninvasive and economical periodontal therapy to promote endogenous regeneration of periodontal tissue..The SDF-1/CXCL4 pathway plays a crucial role in injury repair. The significant role of SDF-1 in stem cell homing and tissue regeneration has been demonstrated in the literature.TWIST1 may be related to the function of alveolar-periodontal ligament complex and regulates the periodontium remodeling. TWIST1 can elevate the expression level of SDF-1 in a dose-dependent manner. These results suggested that TWIST1 and SDF-1/CXCL4 singnal pathway may be involved in the signal transduction of LIPUS..Therefore, in this study, we foucus on the endogenous regeneration of periodontal tissue, which might be promoted by LIPUS.

牙周炎是临床常见的导致牙齿缺失的一种口腔疾病。低强度脉冲超声（LIPUS）是一种非创伤性的超声辐射。本研究主要集中于LIPUS对干细胞归巢的促进作用，从而促进牙周内源性再生，这是一种无创的，经济的牙周治疗的新方向。.以往研究表明，SDF-1/ CXCL4信号通路干细胞归巢和组织再生过程中发挥了重要的作用，而TWIST1与SDF-1的表达增加有着剂量依赖关系。在咬合力的作用下，TWIST1可能与牙槽骨-牙周膜复合体的功能相关，在牙周塑形中起着调节作用。这些结果提示TWIST1及SDF1/CXCL4信号通路可能参与LIPUS促进干细胞迁移及归巢的信号转导过程。.在本研究中，我们主要关注TWIST1是否为LIPUS的一种机械应力的感受器，进而调控SDF1/CXCL4信号通路，增强干细胞迁移和归巢作用，从而促进牙周组织内源性修复再生。

牙周炎伴随着炎症和牙槽骨吸收，牙周炎症的进展可能导致牙齿缺失。低强度脉冲超声（Low-intensity pulsed ultrasound，LIPUS）是一种非创伤性的强度在30 到100 mW/cm2的声辐射。本研究主要集中于LIPUS对干细胞的迁移和募集作用，这也许会成为牙周治疗的新靶点。在本研究中，我们通过体外细胞实验核体内动物实验，关注LIPUS能否增强干细胞迁移和归巢作用，从而促进牙周组织修复再生。.体外细胞实验：结果显示LIPUS在mRNA水平和蛋白水平均能提升TWIST1和 SDF-1的表达水平,并且，LIPUS加强了hPDLSCs的迁移能力。抑制TWIST1基因后， SDF-1的表达和hPDLSCs的迁移能力均降低,表明TWIST1可能是SDF-1上游的调控因子。总之，这些发现提示SDF1/CXCL4信号通路参与调控了LIPUS对PDLSCs迁移的促进作用，这是LIPUS介导牙周再生的可能机制之一。而在LIPUS信号传导过程中，TWIST1可能是一种机械应力的感受器。.体内动物实验：将各实验组动物建立急性牙周缺损模型，通过鼠尾静脉注射将标记后的大鼠BMSCs（LUC+GFP）输入大鼠体内，在术后进行活体生物荧光成像检测，观察标记的大鼠BMSCs在大鼠体内的分布情况，并通过HE染色、Masson染色等观察牙周组织修复情况。采用免疫组化检测缺损处OPN及COLI的表达。大鼠活体成像结果显示，在未注入细胞的对照组和单纯缺损组，没有检测到荧光信号。而在注入了BMSCs的两组中，大鼠四肢、内脏、颌面部均能检测到荧光信号。HE染色以及Masson染色结果显示，LIPUS辐照组具有更多的新骨形成。免疫组化染色结果也显示缺损区内可见较多COLI及OPN阳性细胞。 Micro-CT结果显示， BMSCs/LIPUS 组及 BMSCs 组与对照组相比，有更多的新骨生成。总体说来，在急性牙周缺损状态下，LIPUS可以促进更多的大鼠BMSCs迁移至缺损处，参与缺损修复。并可能通过旁分泌作用，促进血管形成，促进新骨形成，从而促进牙周组织修复再生。