组氨酸修饰丝蛋白凝胶缓释锶离子诱导DPSCs分泌Nell-1促进牙体组织再生的作用及其机制研究

Irreversible pulpitis is a common oral disease usually treated by traditional root canal therapy to smooth away toothache, but a series of side-effects following, such as crown surface discoloration, tooth fracture and immature permanent teeth with open apices. Now, dentin/pulp complex regeneration has become an issue in research and would be a new substitute method for root canal therapy. Dental pulp stem cells could work as a kind of ideal seed cells for dentin/pulp complex regeneration, but their odontoblast-induction and delivery strategies should be optimized. On the other hand, narrow apex of mature tooth restricts revascularization of dental pulp and influences cells’ survival. We found PDGF-BB could induce DPSCs’ odontoblast-differentiation and angiogenesis, as well as Nell-1 was positive in dentin/pulp complex during tooth development. Strontium ions could induce expressions of Nell-1 and PDGF-BB in DPSCs. Thus, we hypothesize whether strontium ions could activate DPSCs to secrete Nell-1 and PDGF-BB, and then promote vascularized dentin/pulp complex regeneration via combining injectable recombinant silk hydrogels as a carrier. We will verify effects of the regenerative strategy in beagle dog's root canal model. This study will provide experiment data and valuable schemes to replace traditional root canal therapy.

不可复性牙髓炎是临床常见问题，根管治疗能去除病痛但失去牙髓血管滋养与干细胞稳态维持会导致一系列并发症。因此，牙本质/牙髓复合体再生成为研究热点。牙髓干细胞（DPSCs）是牙本质/牙髓复合体再生的理想种子细胞，但其成牙诱导分化条件和根管内递送方式有待优化，同时狭窄的根尖孔制约了根管血运重建而将影响种子细胞存活。我们前期工作发现PDGF具有促进DPSCs再生血管化牙本质/牙髓复合体的作用。本研究预实验发现Nell1在牙根发育中高表达于牙本质/牙髓复合体。同时锶离子能显著上调DPSCs中Nell1和PDGF的表达并促进其成牙分化。结合前期工作基础和预实验结果，设想是否可以使用锶离子刺激DPSCs分泌Nell1和PDGF实现血管化牙本质/牙髓复合体再生。并制备可缓释锶离子重组丝蛋白水凝胶作为细胞载体，通过可注射方式用于犬根管内原位牙本质/牙髓复合体再生，可望为替代根管治疗提供实验依据和可行方案。

不可逆性牙髓炎是一种常见的口腔疾病，通常采用传统的根管疗法治疗。这种常规治疗方法去除病变的牙髓，预备、消毒玷污根管后，充填根管，破坏牙本质-牙髓复合体维持的牙齿稳态，术后易发生牙体折裂。因此，牙本质-牙髓复合体的再生对恢复牙体组织正常生理功能具有重要的临床意义。由于根管系统为狭窄、复杂的管道结构，唯一的维持牙髓组织生理功能血运来源根尖孔细小，因此，牙髓再生仍是难以克服的临床挑战。本研究利用含有矿化诱导活性的锶离子（Sr2+）水凝胶负载牙髓干细胞（DPSCs）进行牙髓组织再生的研究。体外实验：发现Sr2+处理的DPSCs成牙分化指标上调，可分泌更多矿化基质，并分泌因子募集了更多的血管内皮细胞（HUVECs），促进毛细血管形成。将含Sr2+水凝胶负载DPSCs移植到体内可见DPSCs在体内成牙本质细胞向分化和血管新生； 移植到根管内可见高度血管化的牙髓样结缔组织。通过在研究进行过程中，我们在DPSCs促进组织再生的应用方面和锶离子应用方式方面做了新的尝试性探索。考虑直接移植细胞到体内可能出现细胞滋养不足而出现大量凋亡的缺陷，提高组织再生效率。我们以磁控技术快速构建和调节来自磁性纳米颗粒标记细胞的毫米级DPSCs微组织。并应用磁性控制的方法来促进植入的DPSCs微组织在体内表现出良好的血管化和神经轴突诱导性。我们将锶离子应用于压电材料制备中，改进压电膜PVDF膜诱导矿化的作用，在体外实验中发现掺锶PVDF膜能够增强DPSCs分泌更多矿化基质，将掺锶PVDF膜应用于犬穿髓模型，发现其盖髓后具有更好的促进新生牙本质的功能。通过上述研究方向，我们发现Sr2+促进牙本质-牙髓复合体的再生具有良好效果和应用前景。