周期性牽張力下HIF-1α和Wnt-β-catenin信號(hào)傳導(dǎo)通路對(duì)ST2細(xì)胞向成骨分化的影響.pdf

1、背景:
　　 在正畸治療的過程中,機(jī)械矯治力作用于牙周組織,牙周膜中血管受壓血流量變少,導(dǎo)致牙周組織缺血,氧分壓下降,局部微環(huán)境低氧,刺激成骨細(xì)胞活動(dòng),新骨沉積;破骨細(xì)胞形成,骨質(zhì)吸收,牙齒移動(dòng)到適宜的位置。在這個(gè)過程中,成骨細(xì)胞的活動(dòng)是骨改建的核心內(nèi)容,它起源于多能的骨髓間充質(zhì)細(xì)胞(BMSCs)。ST2細(xì)胞株是從BC8小鼠骨髓中分離出來的一種間質(zhì)細(xì)胞株,具有骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞的特點(diǎn),在特定的體內(nèi)外微環(huán)境條件下,可以分化為成骨細(xì)胞

2、。在低氧的條件下最顯著的影響因子是低氧誘導(dǎo)因子-1α(HIF-1α),是細(xì)胞對(duì)低氧環(huán)境進(jìn)行適應(yīng)的調(diào)節(jié)因子。大量的實(shí)驗(yàn)和臨床研究證明,在骨質(zhì)改建或者重建的過程中,HIF-1α起著關(guān)鍵的作用。Wnts家族是一種分泌性糖蛋白,參與細(xì)胞的生存、分化和發(fā)育,具有抑制脂肪形成促進(jìn)成骨的作用,是目前成骨分化信號(hào)傳導(dǎo)通路領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一。當(dāng)腫瘤細(xì)胞處于低氧環(huán)境時(shí),HIF-1α活性增強(qiáng),調(diào)節(jié)Wnt通路的目的基因和信號(hào)通路中一系列因子表達(dá)增高,細(xì)胞對(duì)Wn

3、t/β-catenin信號(hào)傳導(dǎo)通路的敏感性增強(qiáng),使細(xì)胞適應(yīng)低氧環(huán)境。但是在正畸加力過程中,BMSCs也處于低氧環(huán)境,HIF-1α及Wnt/β-catenin對(duì)BMSCs向成骨方向分化的調(diào)節(jié)機(jī)制尚不清楚。
　　 目的:
　　 本項(xiàng)目建立ST2細(xì)胞的體外受力模型和去鐵胺(DFO)模擬化學(xué)低氧環(huán)境,對(duì)細(xì)胞施加最適牽張力,應(yīng)用MTT法觀察細(xì)胞增殖活性變化,借助免疫組化和RT-PCR研究周期性牽張力作用下ST2細(xì)胞向成骨方向分化的

4、早期標(biāo)志ALP的表達(dá),HIF-1α與Wnt/β-catenin及其下游調(diào)控基因的表達(dá)。明確周期性牽張力下Wnt/β-catenin和HIF-1α對(duì)ST2細(xì)胞成骨分化的作用,探討正畸牙齒移動(dòng)過程中牙槽骨改建的分子生物學(xué)機(jī)制,為正畸臨床施力提供理論基礎(chǔ)。
　　 方法:
　　 1.體外培養(yǎng)ST2細(xì)胞,構(gòu)建體外ST2細(xì)胞的力學(xué)刺激模型和模擬化學(xué)低氧環(huán)境。
　　 2.常氧和低氧環(huán)境下,對(duì)細(xì)胞施加最適周期性牽張力,采用免疫組

5、化和RT-PCR檢測(cè)ALP、HIF-1α與Wnt/β-catenin通路中基因的表達(dá)情況。
　　 3.應(yīng)用SPSS11.0統(tǒng)計(jì)軟件包對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。
　　 結(jié)果:
　　 1.拉伸率為15％,頻率為0.25 Hz的周期性牽張力可以促進(jìn)ST2細(xì)胞的增殖,增殖活性與施力時(shí)間有關(guān);本實(shí)驗(yàn)采用DFO模擬化學(xué)低氧環(huán)境可以促進(jìn)ST2細(xì)胞的增殖,增殖活性與低氧持續(xù)時(shí)間有關(guān)。
　　 2.加力組與未加力組相比,前者

6、的HIF-1α mRNA比后者高。
　　 3.加力組ALP mRNA的表達(dá)均比對(duì)照組高,加力12 h后,ALP mRNA表達(dá)增高,到48 h達(dá)到高峰,然后下降。
　　 4.RT-PCR檢測(cè)到Wnt/β-catenin通路的基因中GSK-3β在各組中均有表達(dá),化學(xué)模擬低氧環(huán)境下,加力組的GSK-3βmRNA表達(dá)量與HIF-1α mRNA和ALP的表達(dá)量有負(fù)相關(guān)關(guān)系(P<0.05);β-catenin、LRP-5和RUNX2

7、在加力組和對(duì)照組也有表達(dá),隨著加力時(shí)間的延長(zhǎng),表達(dá)增高,在48h達(dá)到高峰。
　　 5.免疫組化檢測(cè)HIF-1α蛋白表達(dá):在化學(xué)模擬低氧環(huán)境和常氧條件下,分別對(duì)細(xì)胞施加不同的加力時(shí)間,HIF-1α蛋白在各組細(xì)胞中均有表達(dá),在胞質(zhì)和胞核中出現(xiàn)棕黃色顆粒,陽性密度均很高。
　　 結(jié)論:
　　 1.拉伸率為15％、頻率為0.25 Hz的周期性牽張力和濃度為130μmol/L的DFO模擬化學(xué)低氧環(huán)境可促進(jìn)ST2細(xì)胞的增殖和