大肠杆菌脂多糖对大鼠牙囊干细胞生物学行为的影响_姜震.pdf

大肠杆菌脂多糖对大鼠牙囊干细胞生物学行为的影响姜震 颜燕宏 韩雪 蒋备战*同济大学口腔医学院同济大学附属口腔医院儿童口腔科,上海牙组织修复与再生工程技术研究中心 上海 2 0 0 0 7 2 摘要 目的:探究大肠杆菌脂多糖(E.c o l i L P S)对大鼠牙囊干细胞(r D F S C s)生物学行为的影响。方法:体外培养鉴定r D F S C s,使用不同浓度(0、1、1 0 g/m L)E.c o l i L P S处理细胞,通过q R T-P C R检测炎症因子的表达;C C K-8法检测细胞增殖情况;划痕实验和T r a n s w e l l实验检测细胞迁移能力;碱性磷酸酶(A L P)染色和茜素红染色分别评估r D F S C s的矿化情况,并利用q R T-P C R检测其成骨相关基因表达水平。结果:相比于对照组,L P S组I L-6、I L-1及T N F-的mR NA表达水平升高(P0.0 5);1 g/m L L P S促进r D F S C s增殖及迁移能力(P0.0 5),而1 0 g/m L L P S对其增殖、迁移影响不明显;L P S处理后A L P染色降低、矿化结节数量减少,且成骨标志物RUN X 2、C O L 1及O P N表达下降(P0.0 5)。结论:E.c o l i L P S模拟的炎症微环境下,r D F S C s成骨分化能力受到明显抑制,低浓度(1 g/m L)L P S刺激可促进r D F S C s的增殖和迁移。关键词 脂多糖;牙囊干细胞;细胞增殖;细胞迁移;成骨分化 文献标识码 A 文章编号 1 6 7 17 6 5 1(2 0 2 3)0 60 5 3 40 7d o i 1 0.1 3 7 0 1/j.c n k i.k q y x y j.2 0 2 3.0 6.0 1 3E f f e c t s o f E s c h e r i c h i a C o l i L i p o p o l y s a c c h a r i d e o n B i o l o g i c a l B e h a v i o r s o f R a t D e n t a l F o l l i c l e S t e m C e l l s.J I ANG Z h e n,Y AN Y a n h o n g,HAN X u e,J I ANG B e i z h a n*.D e p a r t m e n t o f P e d i a t r i c s,S c h o o l a n d H o s p i t a l o f S t o-m a t o l o g y,T o n g j i U n i v e r s i t y,S h a n g h a i E n g i n e e r i n g R e s e a r c h C e n t e r o f T o o t h R e s t o r a t i o n a n d R e g e n e r a t i o n,S h a n g h a i 2 0 0 0 7 2,C h i n a.A b s t r a c t O b j e c t i v e:T o i n v e s t i g a t e t h e e f f e c t s o f E s c h e r i c h i a c o l i l i p o p o l y s a c c h a r i d e(E.c o l i L P S)o n b i o l o g i c a l b e h a v i o r s o f r a t d e n t a l f o l l i c l e s t e m c e l l s(r D F S C s).M e t h o d s:r D F S C s w e r e c u l t u r e d a n d i d e n t i f i e d,a n d t h e n w e r e t r e a t e d w i t h d i f f e r e n t c o n c e n t r a t i o n s o f E.c o l i L P S(0,1,1 0 g/m L).T h e mR NA l e v e l s o f p r o-i n f l a mm a t o r y g e n e s w e r e m e a s u r e d b y q u a n t i t a t i v e r e a l-t i m e f l u o r e s c e n c e p o l y m e r a s e c h a i n r e a c t i o n(q R T-P C R).T h e e f f e c t s o f L P S o n p r o l i f e r a t i o n a n d m i g r a t i o n a b i l i t y o f r D F S C s w e r e a s s e s s e d b y C C K-8 a n d s c r a t c h t e s t p l u s t r a n s w e l l a s s a y,r e s p e c t i v e l y.T h e o s t e o g e n i c c a p a b i l i t y o f r D F S C s w a s d e t e c t e d b y a l k a l i n e p h o s p h a t a s e(A L P)s t a i n i n g a n d a l i z a r i n r e d s t a i n i n g,a n d t h e i r o s t e o g e n i c-r e l a t e d g e n e mR NA l e v e l s w e r e m e a s u r e d b y q R T-P C R.R e s u l t s:T h e g e n e e x-p r e s s i o n s o f I L-6,I L-1,a n d TN F-w e r e s i g n i f i c a n t l y u p r e g u l a t e d u n d e r 1 o r 1 0 g/m L L P S t r e a t m e n t(P0.0 5).L P S a t 1 g/m L s i g n i f i c a n t l y p r o m o t e d t h e p r o l i f e r a t i o n a n d m i g r a t i o n o f r D F S C s(P 0.0 5),w h i l e a h i g h e r c o n-c e n t r a t i o n(1 0 g/m L)d i d n o t s h o w a n y i m p r o v e m e n t.A L P s t a i n i n g i n t e n s i t y a n d t h e n u m b e r o f m i n e r a l i z e d n o d u l e s d e-c r e a s e d,a n d t h e e x p r e s s i o n s o f o s t e o g e n i c m a r k e r s R U N X 2,C O L 1,a n d O P N w e r e i n h i b i t e d i n L P S-t r e a t e d g r o u p(P0.0 5).C o n c l u s i o n:T h e o s t e o g e n i c a b i l i t y o f r D F S C s w a s s i g n i f i c a n t l y i n h i b i t e d u n d e r i n f l a mm a t o r y m i c r o e n v i r o n m e n t s i m-u l a t e d b y E.c o l i L P S,a n d L P S p r o m o t e d t h e p r o l i f e r a t i o n a n d m i g r a t i o n o f r D F S C s a t l o w c o n c e n t r a t i o n.K e y w o r d s l i p o p o l y s a c c h a r i d e;d e n t a l f o l l i c l e s t e m c e l l s;c e l l p r o l i f e r a t i o n;c e l l m i g r a t i o n;o s t e o g e n i c d i f-f e r e n t i a t i o n基金项目 国家自然科学基金(编号:8 2 0 0 0 9 9 5);上海市卫生健康委员会科研项目(编号:2 0 2 0 4 0 0 9 5)上海申康医院发展中心新兴前沿技术联合攻关项目(编号:S HD C 1 2 0 2 3 1 1 5)作者简介 姜震(1 9 9 6),男,浙江宁波人,硕士在读,主要从事儿童口腔医学研究。*通信作者 蒋备战,E-m a i l:j i a n g b e i z h a n t o n g j i.e d u.c n 乳牙根尖周病是一种主要由牙髓感染引起的常见儿童口腔疾病。随着病程进展,细菌及其毒素、组织分解产物扩散到根尖周组织1,进而累及继承恒牙胚 牙 囊,导 致 牙 齿 异 常 萌 出2。牙 囊 干 细 胞(d e n t a l f o l l i c l e s t e m c e l l s,D F S C s)作为牙囊内具有自我更新和多向分化潜能的牙周组织前体细胞,在435J o u r n a l o f O r a l S c i e n c e R e s e a r c h,J u n.2 0 2 3,V o l.3 9,N o.6 生理条件下通过复杂的信号网络调控冠方破骨细胞形成和根方成骨细胞分化,在正常萌出活动中发挥关键作用3。有研究表明由成釉器周围结缔组织缺氧引发的先天性炎症参与萌出过程4,然而外源性炎症感染对牙萌出的作用尚未得到阐明。细菌内毒素的主要成分脂多糖(l i p o p o l y s a c-c h a r i d e,L P S)是根尖周炎的主要毒力因子5,与急慢性炎症的发生、促炎因子的释放及根尖周骨质破坏密切相关。研究发现炎症因子白细胞介素(i n t e r-l e u k i n,I L)-1 可显著增强牙囊细胞(d e n t a l f o l l i c l e c e l l s,D F C s)的侵袭能力,并通过激活J NK和p 3 8 MA P K通路削弱其成骨活性,皮下注射I L-1 受体拮抗 剂 后,新 生 大 鼠 第 一 磨 牙 舌 侧 碱 性 磷 酸 酶(a l k a l i n e p h o s p h a t a s e,A L P)和骨桥蛋白(o s t e o p o n-t i n,O P N)表达增加,牙齿迟萌6。鉴于I L-1 只是根尖周病变时牙囊内上调的众多炎症因子之一,为了更全面了解牙萌出中根尖周炎症对牙囊组织的影响,本研究直接利用大肠杆菌(E s c h e r i c h i a C o l i,E.c o l i)来源L P S模拟牙囊受微生物感染所处的炎症微环