FAK-PI3K/Akt通路对钛材料骨结合的影响及其调控机理研究

钛种植体通过将自身性质的信号传递给所处微环境来调控相关细胞的生物学行为，最终实现骨结合。这一过程的调控机制不明，极大地限制了种植技术的进一步发展。在过去几年中，本课题组研究发现钛表面对种植体骨结合的影响可能通过干预表面粘附细胞早期的FAK表达来调控。本课题拟在此基础上以高表面自由能粗化钛材料为载体，应用免疫细胞化学技术、RT-PCR技术及基因转染技术，从分子水平研究FAK下游通路PI3K/Akt在钛-成骨细胞信号传导中的作用，探讨钛材料表面特性影响成骨细胞早期生物学行为的具体信号传导途径，最终阐明FAK-PI3K/Akt通路对骨结合的影响及其具体调控机制，为进一步揭示钛-成骨细胞-骨结合的具体机制奠定基础。旨在探讨新的种植体表面处理技术的研发模式，为加速研发具有自主知识产权又具当代口腔种植系统先进设计理念的新型种植体材料及国产种植系统提供新的思路。

钛种植体通过将自身性质的信号传递给所处微环境来调控相关细胞的生物学行为，最终实现骨结合。这一过程的调控机制不明，极大地限制了种植技术的进一步发展。本课题以高表面自由能粗化钛材料为载体，从分子水平研究FAK下游PI3K/Akt及Erk1/2两条信号通路在钛-成骨细胞信号传导中的作用，探讨钛材料表面特性影响成骨细胞早期生物学行为的具体信号传导途径。研究证实钛表面粗糙度和亲水性是影响成骨细胞生物学行为的重要因素，和光滑钛表面相比，普通喷砂酸蚀钛表面能通过促进 ALP、 钙基质的分泌和骨功能基因的表达显著促进成骨细胞分化并抑制其增殖， 亲水性喷砂酸蚀钛表面这一效应比普通喷砂酸蚀表面更加显著。研究发现粗糙钛表面促进成骨细胞分化与抑制 PI3K/Akt信号通路有关。与普通粗糙钛表面相比，亲水性的粗糙钛表面促进成骨细胞分化的作用更加显著。亲水性粗糙钛表面可加快成骨细胞由增殖进入分化的时间，并且其促进成骨细胞分化的作用与抑制PI3K/Akt信号通路有关，但通过加入LY294002抑制剂抑制PI3K/Akt信号通路对成骨细胞的作用仅表现在细胞分化早期。针对Erk1/2通路的研究则发现，普通喷砂酸蚀钛表面加入 ERK1/2 通路特异性抑制剂能明显促进成骨细胞骨功能基因的表达，Western-blot 结果显示和 PT 表面相比，SLA 组成骨细胞内 ERK1/2 蛋白的磷酸化水平亦有所降低。研究还发现，加入PD98095 的 PT 组和未加入该抑制剂的 SLA 组均能降低 ERK1/2 蛋白的磷酸化水平，但 SLA 组不如 PT 组效应显著。