颌骨微环境对躯干骨骨髓间充质干细胞的调控与牙生物性种植

During tissue development, facial skeleton and trunk bone have different origins. Jaw bone is evolved from neural crest, while trunk bone is from mesoblast. So the bone marrow stromal microenvironments they live in, which play a significant role in regulating stem cell's function, are also different. Also, stem cells of different origins differ in regeneration maintenance and tissue repairing. Up to now, the mechanism of how neural-crest-derived jaw bone marrow stromal cells (BMSCs) function in periodontal regeneration and immunoregulation is still unclear. Our research group found that jaw bone derived BMSCs, which played an important role in periodontal regeneration, possessed different biological characteristics compared to BMSCs of other origins. Therefore, in this research, we hope to find out the biological characteristics of jar bone derived BMSCs, as well as the effects of bone microenvironment from different embryonic layers on Hox gene and Wnt pathway in BMSCs differentiation. This task will be finished by means of comparing the periodontal regeneration potential and immunoregulation ability of BMSCs from neural crest and mesoblast. All those findings will contribute to create a new method in periodontal regeneration so as to repair periodontal defect by tissue engineering. In a conclusion, this research will disclose the role of BMSCs of different origins in periodontal tissue enginerring, which is theoretically helpful to establish a new advantage stem cell for biological implant research.

躯干骨骨髓间充质干细胞（BMMSC）常用于颌面及牙周组织工程的研究。但颌骨与躯干骨骼胚胎发育的组织来源不同。其形成的基质微环境亦不同。在不同骨组织修复当中都具有其独特的干细胞群，微环境对于调控不同来源的BMMSC的功能至关重要。不同组织来源的干细胞维持再生和修复组织的能力存有差异。神经嵴发育来源的颌骨BMMSC在牙周组织再生中具有重要作用，其干细胞学特性不同于其他组织来源的BMSC。目前，对于颌骨和中胚层来源的躯干BMMSC是如何参与牙周组织再生的机制尚不十分清楚。本项目拟对我们"牙生物性种植"的研究中发现的问题，研究颌骨微环境对躯干骨BMSCC生物学性能转变的作用，确定颌骨BMMSC的生物学特异性和躯干骨BMSC的牙周再生潜能，以及不同胚层来源的骨组织微环境对BMSC分化中Hox基因和Wnt通路的影响，并建立有利于牙周组织工程BMMSC体外微环境，并用于牙生物性种植的进一步研究。

本课题围绕颌骨微环境对躯干骨骨髓间充质干细胞的调控与牙生物性种植的目标，分别进行了: 1.颌骨/长骨骨髓间充质干细胞（BMMSCs）的分离培养，生物学特性的研究，并将两种细胞进行间接共培养后，研究生物学差异和相互影响。2.将同为颌骨来源的牙周膜细胞（PDLCs）与颌骨/长骨骨髓间充质干细胞（BMMSCs）进行间接共培养后，研究生物学差异和相互影响。3.骨髓源性细胞通过颌骨通道以及系统归巢参与牙周再生作用的研究。4.不同源性细胞参与牙周组织修复/再生的作用研究和牙生物性种植。研究结果表明：1.分析了不同胚层来源的BMMSC在牙周再生中基因水平的变化，发现共培养条件可能通过WNT信号通路，影响颌骨骨髓间充质干细胞（M-BMMSCs）和长骨骨髓间充质干细胞（T-BMMSCs）的增殖能力，同时使T-BMMSCs在早期成骨向分化和成骨基质合成和矿化能力明显升高，却一定程度上延迟了M-BMMSCs的成骨向分化和成骨基质的合成，但对晚期矿化起促进作用。2.颌骨骨髓基质细胞并不能促进牙周膜细胞的增殖,但它能够促进牙周膜细胞的成骨分化；髂骨骨髓基质细胞能够促进牙周膜细胞的增殖，但其促进牙周膜细胞成骨分化的作用较弱。3.成功构建GFP嵌合体小鼠模型，为直接观察内源性骨髓来源细胞(BMDCs)参与牙周或其它牙源性组织再生/修复提供途径。牙周缺损制备后，内源性的BMDCs迁移入牙周缺损区，参与牙周组织的修复过程。缺损区中的BMDCs为异质性细胞群，其中部分BMDCs可表达并分化为成纤维细胞、成骨细胞、间充质或造血系细胞的表面标志物。4.异位和原位的牙生物性种植研究中，由于颌骨微环境的作用，原位植入物的牙周组织修复／再生效果较异位植入物好。. 本研究对于认识颌骨与躯干骨不同组织环境的生理机制具有重要意义，为建立新的基于干细胞技术的牙周再生策略提供理论和实验依据。