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牙周病作为口腔常见慢性疾病会导致牙周支持组织的破坏,包括硬组织如牙槽骨的吸收和软组织如牙龈的退缩等,如未及时治疗,将会导致牙齿的松动甚至缺失,严重影响人们的健康生活。目前牙周支持组织的再生和重建仍然是牙周治疗尚未解决的难题,近年来组织工程成为牙周再生研究的热点方向,其中的种子细胞来源及其功能表现更是关键性影响因素。牙周膜干细胞(periodontal ligament stem cells,PDLSCs)由于组织来源相近、高度增殖能力及多向分化能力等特点已成为牙周组织工程的首选种子细胞。但牙周膜干细胞通常需要取健康人因正畸或阻生所拔除的牙齿,来源比较局限,因此炎症组织来源的牙周膜干细胞(inflammatory derivedperiodontal ligament stem cells,iPDLSCs)也已经被分离培养和鉴定,并证明其同样具有高度增殖能力,多向分化能力等种子细胞特征。正常和炎症来源的牙周膜干细胞均能在成骨、成脂微环境中正常分化,但两者的分化能力差异比较目前仍有争议。组织工程三要素还包括细胞因子和支架材料,除此之外,血供也是不容忽视的要素。通过组织工程技术再生的组织只有在血供充足的情况下才能稳定生存。而牙周组织工程所涉及的牙根面部位和需要重建的大量牙槽骨缺损处,必须有血管的形成才能为再生组织提供营养,这是保证牙周再生获得成功不可缺少的一环。前期骨髓来源、脂肪来源、皮肤来源等的间充质干细胞均被证明在成血管培养基诱导下能向内皮细胞分化且具有成血管能力,并且炎症环境可促进脂肪干细胞向内皮细胞分化。因此本实验旨在探索牙周膜干细胞是否具有内皮向分化能力,并同时比较正常和炎症来源的牙周膜干细胞成血管能力的差异,以期为牙周膜干细胞成骨及成血管能力的共同实现提供参考,为牙周组织工程的应用提供依据。研究目的:通过成血管培养条件诱导正常和炎症来源的人牙周膜干细胞,观察其内皮向分化的能力,并且比较其成血管能力的差异,为牙周组织再生的作用机制及应用提供依据。研究方法:1、牙周膜干细胞的分离、培养和鉴定:临床收集正常和炎症来源的离体牙,通过改良酶组织块消化法分离培养牙周膜细胞,经有限稀释法纯化得到牙周膜干细胞。流式细胞术检测干细胞表面标记物;CCK-8法检测并比较PDLSCs和iPDLSCs的生长曲线及增殖能力;克隆形成实验检测PDLSCs和iPDLSCs自我更新能力并比较克隆形成率的大小。2、牙周膜干细胞的内皮向诱导:当PDLSCs和iPDLSCs生长达80%-90%汇合时,弃原培养液,加入诱导培养基(含20mL/L胎牛血清,10mL/L青霉素链霉素混合液,25ng/mLVEGF,25ng/mLbFGF的-MEM培养液),常规条件下培养10天。3、体外检测并比较PDLSCs和iPDLSCs成血管能力:通过免疫荧光、real-timeRT-PCR、Matrigel assay来检测PDLSCs和iPDLSCs内皮细胞标记物的表达及体外管腔形成能力。4、体内实验检测PDLSCs和iPDLSCs成血管能力:扫描电镜观察PDLSCs和iPDLSCs在HA/β-TCP材料表面的黏附伸展情况,并植入裸鼠皮下,3周后取材,组织学观察其体内成血管能力。5、统计学分析:用SPSS19.0统计软件对数据(x±s)进行方差分析,两两比较用t检验,检验水准=0.05。研究结果:1、经培养纯化成功获取PDLSCs和iPDLSCs,显微镜下观察细胞均呈长梭形纺锤状;流式细胞术检测细胞均阳性表达间充质干细胞标记物:CD29、CD90、CD105、CD146,两者表达率无统计学差异,阴性表达造血干细胞标记物:CD34、CD45。CCK-8检测结果显示PDLSCs和iPDLSCs生长曲线均呈“S”型,6天前各时间点,iPDLSCs的数量高于正常PDLSCs,尤其是第3和第4天,具有统计学意义(P<0.05)。PDLSCs和iPDLSCs均具有一定的克隆形成能力,其中iPDLSCs克隆形成率高于PDLSCs,差异具有统计学意义。2、PDLSCs和iPDLSCs经成血管诱导10天后,显微镜下观察细胞呈“鹅卵石”样,与内皮细胞形态基本相同。3、PDLSCs和iPDLSCs内皮向诱导10天后,免疫荧光检测显示两者均阳性表达内皮细胞标记物VEGF、vWF,iPDLSCs表达的阳性率高于PDLSCs;real-timeRT-PCR检测两者诱导后均表达CD31、vWF、VE-cadherin,其中iPDLSCs的CD31、VE-cadherin mRNA表达水平均明显高于PDLSCs,差异有统计学意义(P<0.05);诱导后的PDLSCs和iPDLSCs均能在Matrigel基质胶上形成管腔样结构,并相连成网状,通过软件半定量分析,iPDLSCs形成的分支节点数、管腔长度均高于PDLSCs,差异有统计学意义(P<0.05)。4、经扫描电镜观察,PDLSCs和iPDLSCs在HA/β-TCP表面均能正常黏附并伸展,植入裸鼠皮下3周后HE染色可见有新生血管生成,其中炎症来源的牙周膜干细胞诱导组形成的血管数量最多,免疫组化染色可见诱导后的PDLSCs和iPDLSCs均阳性表达CD31。结论PDLSCs和iPDLSCs具有高度增殖能力和自我更新能力,在成血管诱导培养基作用下均能向内皮细胞分化,而iPDLSCs成血管能力强于PDLSCs。