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微环境对牙髓干细胞成牙能力的影响及MAPK信号分子机制调控的研究

作　者: 张红梅
导　师: 金岩
学　校: 第四军医大学
专　业: 口腔基础医学
关键词: 牙髓干细胞组织工程牙本质再生细胞增殖细胞分化信号传导
分类号: R780.2
类　型: 博士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

牙齿缺失是一种非常常见的疾病,它影响了人们的咀嚼功能,语言功能,面部的美容和心理健康。随着组织工程技术的出现,特别是成功的分离培养出牙髓干细胞,天然牙齿的发展成为一种希望,牙髓干细胞在特定的条件下能分化为成牙本质样细胞,体内能形成规则的牙本质-牙髓复合样结构。除种子细胞外,对牙本质组织工程来说,作为临时细胞外基质的支架材料的选择也是很重要的。一种理想的牙齿支架材料应该具有与周围组织相一致的化学稳定性和物理特性,提供良好的生物相容性,利于细胞的贴附、增殖和分化。此外,细胞的生长分化受到多种因素的影响,包括细胞所处的局部微环境、细胞间的相互作用以及细胞内外信号分子的调控等因素。本研究分析了细胞外基质(细胞外基质形成的细胞膜片和支架材料)对牙髓干细胞增殖与牙向分化能力的影响。并分析了牙髓干细胞分化过程中的MAPK信号通路分子机制的调控作用,进一步分析了多种支架材料作用于牙髓干细胞分化过程中的MAPK分子机制研究,为牙本质再生研究提供了理论基础。所取的主要结论如下:第一部分膜片技术对牙髓干细胞成牙能力的影响本研究通过检测抗坏血酸诱导后的牙髓干细胞的增殖矿化能力分析了抗坏血酸对牙髓干细胞增殖分化的影响。实验结果表明:经过抗坏血酸条件培养液诱导后大鼠牙髓干细胞增殖能力和分化能力增强,以及矿化基质合成能力也增强。我们利用抗坏血酸条件培养液诱导后大鼠牙髓干细胞构建了牙髓干细胞膜片,并通过比较膜片技术和常规的细胞培养技术对牙髓干细胞牙向分化的影响,分析了细胞膜片技术对牙髓干细胞成牙能力的影响。结果发现细胞膜片接种在CBB材料比细胞接种在CBB材料的牙髓干细胞牙向分化能力增强。这一发现提示了细胞外基质和细胞间的相互作用对牙髓干细胞的分化,起着重要的作用,为牙髓干细胞用于牙本质再生提供了一个新的思路。第二部分不同材料对牙髓干细胞成牙能力影响的研究本实验主要从体外、体内较全面的研究五种常用支架材料对牙髓干细胞成牙能力的影响,进一步筛选出适合种子细胞牙髓干细胞增殖分化的支架材料。这五种材料分别为:脱矿牙本质基质(DDM),煅烧牛骨(CBB),脱细胞小肠粘膜下层(SIS),PLGA,胶原-透明质酸-硫酸软骨素(Co-CS-HA)。实验结果表明:天然材料DDM、CBB和SIS较合成材料PLGA和Co-CS-HA对牙髓干细胞有着较良好的生物相容性,明显增强了牙髓干细胞的增殖,分化和牙本质基质蛋白mRNA(BSP,OCN,DSPP和DMP-1)的表达,进一步发现矿化组织来源地的天然材料DDM和CBB体内移植形成典型的牙髓-成牙本质细胞-前期牙本质-牙本质结构,表明了来源于矿化组织的天然材料DDM和CBB较强的促进了牙髓干细胞的牙向分化,是牙本质组织工程优秀的材料。这一发现指导了我们在牙本质组织工程中,材料的应用应考虑到牙本质细胞外基质的作用;同时为材料在牙本质再生研究中选择提供了重要的指导意义。第三部分牙髓干细胞分化过程中MAPK信号分子机制的研究本实验通过阻断牙髓干细胞的MAPK信号通路后,对牙髓干细胞碱性磷酸酶活性和矿化结节进行分析,探讨MAPK信号在牙髓干细胞牙向分化中的调控作用。实验结果表明:牙髓干细胞在矿化液诱导中,ERK1/2和p38阻断后,牙髓干细胞的碱性磷酸酶活性减低,矿化结节量减少。进一步分析了在不同材料与牙髓干细胞相互作用过程中,MAPK信号通路对牙髓干细胞调控作用,并探讨MAPK信号与支架材料是否有着一定的相关性。结果表明:材料与牙髓干细胞相互作用的过程,不同材料对牙髓干细胞MAPK信号通路活性影响不同。DDM, CBB和SIS材料比PLGA和Co-CS-HA材料较强的激活ERK1/2和p-38MAPK信号通路,此外,在DDM和CBB与牙髓干细胞作用中,阻断ERK1/2和p-38MAPK信号通路,发现较低碱性磷酸酶的活性。本研究结果显示:ERK1/2和p38 MAPK参与调控了牙髓干细胞的分化,支架材料通过激活ERK1/2和p38 MAPK信号通路来促进牙髓干细胞的分化。并为牙本质再生与修复提供了一个新的思路,通过调控MAPK信号转导进行调控细胞的功能。

全文目录

缩略语表  5-7
中文摘要  7-10
英文摘要  10-14
前言  14-16
文献回顾  16-38
正文  38-78
  第一部分膜片技术对牙髓干细胞成牙能力影响的研究  38-52
    实验一抗坏血酸对牙髓干细胞成牙能力的影响  38-46
    实验二细胞膜片对牙髓干细胞成牙能力的影响  46-52
  第二部分不同材料对牙髓干细胞成牙能力影响的研究  52-67
    实验一不同材料对牙髓干细胞生物相容性的研究  52-61
    实验二不同材料对牙髓干细胞成牙能力的影响  61-67
  第三部分牙髓干细胞分化过程中MAPK 信号分子机制的研究  67-78
    实验一 MAPK 信号转导在牙髓干细胞分化过程中的作用  67-72
    实验二材料与细胞相互作用中， MAPK 信号通路的分子机制研究  72-78
小结  78-80
参考文献  80-99
附图  99-110
个人简历和研究成果  110-112
致谢  112-113

微环境对牙髓干细胞成牙能力的影响及MAPK信号分子机制调控的研究

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