炎症微环境下线粒体融合蛋白2及其介导的内质网-线粒体偶联对牙周膜干细胞成骨分化能力的影响

摘要：

目的 探讨内质网与线粒体偶联及线粒体融合蛋白(mitofusion 2,Mfn2)对牙周膜干细胞(periodontal ligament stem cells,PDLSC)成骨分化能力的影响,为促进牙周炎患者牙周组织再生提供理论基础和治疗靶点.方法 刮取正常及牙周炎牙齿(由第四军医大学口腔医学院口腔颌面外科门诊收集)的牙周膜组织,用原代和有限稀释法单克隆化培养健康来源的(health,H)PDLSC (H-PDLSC)及炎症来源的(periodontitis,P)PDLSC(P-PDLSC),透射电镜及细胞器特异性荧光染色检测内质网-线粒体偶联水平;实时荧光定量PCR(quantitative real-time PCR,qPCR)检测两种来源PDLSC中Mfn2的表达差异;用肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factor alpha,TNF-α)模拟炎症微环境,分别应用正常培养基及含5、10 mg/L TNF-α的培养基培养H-PDLSC,设为H-PDLSC组、H-PDLSC+TNF-α (5 mg/L)组和H-PDLSC+TNF-α(10 mg/L)组,培养7 d后qPCR检测Mfn2表达水平;通过小干扰RNA Mfn2(siMfn2)下调P-PDLSC中Mfn2的表达,成骨诱导液培养7 d后qPCR检测成骨因子的表达差异,培养28 d后茜素红染色及氯化十六烷基吡啶定量检测各组矿化结节形成差异.结果 透射电镜下观察内质网与线粒体偶联结构,与H-PDLSC组(偶联长度/线粒体周长为0.23±0.07、偶联长度/内质网周长为0.18±0.05)相比,P-PDLSC组中内质网线粒体偶联水平显著增加(偶联长度/线粒体周长为0.55± 0.10、偶联长度/内质网周长为0.44±0.08)(P<0.01);特异性荧光染色检测内质网与线粒体共定位显示,P-PDLSC组内质网与线粒体共定位系数(0.71±0.09)显著高于H-PDLSC组(0.40±0.10)(P<0.01).P-PDLSC组Mfn2表达量(1.46±0.10)显著高于H-PDLSC组(0.99±0.08)(P<0.01);H-PDLSC+TNF-α (5 mg/L)组及H-PDLSC+TNF-α(10 mg/L)组Mfn2表达量均显著高于H-PDLSC组(P<0.01).成骨诱导7 d qPCR结果显示,P-PDLSC+siMfn2组碱性磷酸酶、Runt相关转录因子2及骨钙蛋白mRNA表达量均显著高于对照组(P<0.01),28 d茜素红染色及氯化十六烷基吡啶定量结果与qPCR结果一致.结论 炎症微环境下PDLSC的内质网-线粒体偶联增加,线粒体融合蛋白Mfn2表达量升高导致PDLSC成骨分化能力下降,其具体机制还需进一步研究.

关键词：牙周膜干细胞、炎症微环境、内质网线粒体偶联、成骨分化

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资助基金：国家自然科学基金81570976;陕西省自然科学基础研究计划2016JQ8019.National Natural Science Foundation of China81570976;Natural Science Basic Research Plan in Shaanxi Province of China2016JQ8019

在线出版日期：2018-08-13（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共6页

页码：453-458