摘要
背景 牙周组织再生是口腔医学领域面临的巨大挑战。近年来，基于间充质干细胞(mesenchymalstemcells,MSCs)的细胞治疗技术，在牙周组织结构性和功能性再生中展现出了良好的临床应用前景。其中，牙周膜干细胞(periodontalligamentstemcells,PDLSCs)被认为是目前牙周组织再生的理想种子细胞之一。然而，随着研究的不断深入，发现牙周组织再生工程在临床应用中仍面临诸多困难，其中移植细胞的免疫原性始终难以克服，严重影响了其组织再生效果。因此，如何减轻干细胞植入体内引起的过度免疫反应，是组织工程亟待解决的关键难题。课题组前期研究表明，低氧预处理可以显著减轻移植PDLSCs的免疫排斥反应，增强细胞的原位再生牙周组织潜能，但其具体作用机制尚未阐明。随后的生信分析和高通量测序数据表明，低氧预处理干细胞对局部免疫微环境的调控，可能是通过上调细胞中巨噬细胞迁移抑制因子(macrophagemigrationinhibitoryfactor,MIF)的表达，进而影响巨噬细胞的迁移和极化来实现的。因此，本研究拟明确低氧预处理后PDLSCs中MIF表达水平变化，并探究其对巨噬细胞迁移、极化功能的影响，阐明低氧刺激通过影响细胞MIF表达进而调控巨噬细胞介导免疫反应的作用机制。 材料与方法 本研究首先探索不同低氧预处理条件对PDLSCs中MIF表达水平的影响，以及将低氧预处理细胞转移到常氧环境后的MIF回复情况。随后将预处理前后细胞和沉默MIF表达细胞的上清液，与巨噬细胞共培养，明确低氧预处理PDLSCs分泌的MIF对巨噬细胞迁移和极化功能的影响。基于前期生信分析发现，CAMP响应元件结合蛋白(CAMPresponsiveelementbindingprotein,CREB)可能是MIF调控巨噬细胞过程中的关键因子，因此本研究进一步阐明低氧预处理细胞中MIF表达水平与CREB信号通路的相互作用。最后，将不同处理条件下诱导形成的细胞膜片植入大鼠牙周缺损模型,体内探究低氧预处理通过影响移植细胞MIF表达对局部微环境早期免疫反应和成骨潜能的调控作用。 结果 体外结果表明，短时(24～96h)低氧预处理能够显著上调PDLSCs中MIF表达水平，预处理72h的细胞中MIF表达水平达到峰值，此时将细胞转移至常氧环境，MIF表达水平在36h内逐渐回复正常。低氧预处理细胞能够通过上调MIF的表达水平，抑制巨噬细胞迁移，通过激活CREB的磷酸化，促进巨噬细胞向M2型极化，抑制其向M1型极化。体内实验结果表明，低氧预处理后的细胞膜片，植入体内后能够维持一段时间的MIF高表达水平，从而抑制移植早期的炎症细胞浸润和巨噬细胞聚集，促进移植区域巨噬细胞的M2型极化，有助于改善移植早期免疫微环境，增强成骨分化潜能。 结论 短时的低氧预处理策略，可以上调PDLSCs中MIF表达，抑制移植区域周围巨噬细胞向移植区域的过度迁移聚集，并能够通过激活CREB磷酸化，促进移植区域巨噬细胞的M2型极化，显著改善局部免疫微环境，同时增强移植细胞的成骨分化潜能。研究成果可为低氧预处理策略在牙周组织再生领域的应用提供借鉴与参考。
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