Sirtuin 1经Bmi1介导调控老年性牙槽骨丢失的作用机制研究

Sirtuin 1 (Sirt1), a protein deacetylase, is a novel target of anti-aging therapies. Our previous studies found that Sirt1 overexpression in Mesenchymal stem cells (MSCs) resulted in the increase of alveolar bone volume, which can be blocked by Bmi1 gene deletion. Therefore, we hypothesize that Sirt1 promotes MSC proliferation and differentiation into osteoblasts, but inhibits MSC senescence and apoptosis to prevent alveolar bone loss through promoting the deacetylation and nuclear translocation of Bmi1 to suppress the p16/p19 and p53-ROS signaling pathways. We will test this hypothesis at morphological, cellular and molecular levels. We will investigate that, 1) Sirt1 overexpression in MSCs prevents alveolar bone loss in aged mice; 2) Sirt1 regulates alveolar bone formation via Bmi1; 3) Sirt1 promotes MSC proliferation and differentiation into osteoblasts, but inhibits MSC senescence and apoptosis, through promoting the deacetylation and nuclear translocation of Bmi1 to suppress the p16/p19 and p53-ROS signaling pathways. 4) Sirt1 activator can be used to prevent the alveolar bone loss. Our study is going to elucidate the mechanism by which Sirt1 in preventing alveolar bone loss during aging and will advance the clinical applications of Sirt1 activator, resveratrol on preventing alveolar bone loss.

去乙酰化酶Sirtuin 1(Sirt1)作为抗衰老的新靶点被人们所重视。我们前期研究发现间充质细胞(MSC)过表达Sirt1增加小鼠的牙槽骨量，Bmi1基因敲除能阻断该变化。因此提出Sirt1通过去乙酰化Bmi1，促进其核转位，抑制Bmi1下游p16/p19和p53-ROS信号通路，从而促进MSC增殖和向成骨细胞分化，抑制其凋亡和衰老，发挥防治牙槽骨丢失的假说。我们拟利用小鼠表型分析，细胞、分子生物学等方法，证实MSC过表达Sirt1能防止衰老小鼠的牙槽骨丢失；Sirt1经Bmi1介导促牙槽骨形成；Sirt1可促进Bmi1的去乙酰化及核转位，抑制p16/p19和p53-ROS，促进MSC增殖和向成骨细胞分化，抑制其凋亡和衰老；Sirt1激活剂在抗牙槽骨丢失中的应用。本研究有望阐明Sirt1在抗老年性牙槽骨丢失中的作用机制，并为Sirt1激活剂白黎芦醇用于预防牙槽骨丢失提供理论和实验依据。

去乙酰化酶Sirtuin 1 (Sirt1)作为调控骨代谢的新靶点被人们所重视。但是，Sirt1调控牙槽骨代谢的作用和机制尚不明确。为了研究Sirt1是否参与牙槽骨量的调节并防止牙槽骨丢失，本研究构建了颌骨间充质细胞(M-MSCs)过表达Sirt1 (Sirt1TG)的转基因小鼠模型，并利用影像学，组织病理学，细胞生物学和分子生物学等方法，以期证实MSC过表达Sirt1能防止衰老小鼠的牙槽骨丢失；Sirt1经Bmi1介导促牙槽骨形成；Sirt1可促进Bmi1的去乙酰化及核转位，促进MSC增殖和向成骨细胞分化，抑制其衰老；Sirt1激活剂能够应用于防治牙槽骨丢失。. 研究结果发现：1）与同窝WT小鼠相比，1月龄、9月龄和18月龄Sirt1TG小鼠的牙槽骨量明显增加，骨丢失明显减缓；Sirt1TG小鼠M-MSCs的成骨向分化能力明显增加。同时，构建双侧卵巢切除去势衰老小鼠模型，发现与去势WT小鼠相比，去势Sirt1TG小鼠的牙槽骨量明显增加，骨丢失明显减缓；去势Sirt1TG小鼠M-MSCs的成骨向分化能力明显增加。2）体外实验证实，Sirt1激活剂白藜芦醇和过表达Sirt1的Sirt1TG小鼠M-MSCs均能促进Bmi1的去乙酰化和核转位，增加M-MSCs的BrdU增殖细胞阳性率和成骨向分化能力。3）因Bmi1是干细胞维持和衰老的关键因子，进一步在体分析敲除Bmi1基因的Sirt1TG(Sirt1TG/Bmi1KO)小鼠发现，与同窝Sirt1TG小鼠相比，Sirt1TG/Bmi1KO的牙槽骨量和I型胶原阳性面积明显下调，提示Bmi1基因敲除可以阻断Sirt1TG小鼠的牙槽骨量上调。4）最后，通过临床收集健康年轻人(16-30岁)或老年人(60-72岁)的牙槽骨组织，进行人颌骨骨髓间充质干细胞(H-BM-MSCs)培养，并利用白藜芦醇处理上调Sirt1表达，同时通过Sirt1-RNAi干扰阻断Sirt1表达，证实激活H-BM-MSCs中Sirt1能够促进其向成骨细胞分化并防止其衰老。. 因此，Sirt1通过去乙酰化Bmi1，促进其核转位，从而促进MSC增殖和向成骨细胞分化，抑制其凋亡和衰老，发挥防治牙槽骨丢失的作用。本研究有望阐明Sirt1在抗老年性牙槽骨丢失中的作用机制，并为Sirt1激活剂白黎芦醇应用于预防牙槽骨丢失提供理论和实验依据。