牙周膜干细胞定向诱导为韧带样细胞的基础研究

目前韧带和肌腱损伤主要采用自体、异体移植和人工合成生物材料的修复，不可避免出现局部疤痕，导致远期功能受限。利用组织工程学技术进行生物学修复是韧带和肌腱损伤后功能修复的方向。成体干细胞是组织工程的重要种子细胞，牙周膜干细胞被认为是牙周组织再生的最佳种子细胞之一。本课题组已有研究表明牙周膜干细胞具有多向分化的间充质干细胞的特性，牙周韧带与机体其他部位韧带和肌腱组织学更为相近。本研究主要采用growth and differentiation factors 5(GDF-5)、机械刺激装置和低氧状态体外定向诱导牙周膜干细胞向韧带样细胞分化，尝试将诱导后的牙周膜干细胞与生物支架复合后植入髌骨韧带损伤的动物模型体内，观察牙周膜干细胞向韧带细胞转化的生物学过程。在此基础上，进一步对牙周膜干细胞修复后的髌骨韧带功能进行综合评价，为临床韧带和肌腱损伤的修复提供实验依据。

在全世界，每年将有300,000例韧带和肌腱损伤的患者需要进行治疗。但到目前为止，修复损伤的主要方法包括自体移植，异体移植和人工合成生物材料的应用，但由于韧带和肌腱结构和功能的特殊性，上述疗法都无法避免受损伤组织内的疤痕形成，导致其远期疗效均不理想.为了追求肌腱和韧带损伤后的功能恢复，目前利用组织工程学技术进行细胞水平的治疗是今后修复肌腱和韧带损伤的主要方向。本研究通过利用拔除的年轻阻生智齿牙周膜干细胞进行体外培养，利用免疫荧光技术检测体外培养的牙周膜干细胞是否具有间充质细胞的特性。同时采用rmGDF-5诱导牙周膜干细胞采用体外不同方式诱导牙周膜干细胞向韧带样细胞分化，观察其对细胞增殖的影响;RT-PCR检测诱导后的牙周膜干细胞的基因表达。结果显示原代培养的年轻恒牙牙周膜细胞具有间充质细胞的特性，其STRO-1的阳性表达约5.6%，明显高于成纤维细胞。RmGDF-5能提高细胞的增值率并降低细胞的ALP活性。RmGDF-5能上调牙周膜干细胞内的TNC表达；collagen type I随着传代的增加，其表达逐渐减弱。结论：不同浓度的RmGDF-5能增加牙周膜干细胞的细胞增殖，抑制牙周膜干细胞的矿物化性能，增加其韧带样特性，提示RmGDF-5诱导的牙周膜干细胞能修复韧带损伤打下坚实的实验室基础。