CGRP与Shh介导牙髓细胞对神经元刺激的响应

CGRP and Shh Mediate the Dental Pulp Cell Response to Neuron Stimulation

作者信息E R Moore, B Michot, O Erdogan, A Ba, J L Gibbs, Y Yang
PMID35403480
发布时间2022-08
DOI10.1177/00220345221086858

实验完整度

高

包含体内小鼠损伤模型、原代细胞和细胞系体外实验、条件培养基实验及分子检测,并进行功能验证和机制验证。

主要模型

小鼠切牙牙髓细胞 小鼠磨牙牙髓细胞 人牙髓干细胞系 (hDPSCs) 小鼠磨牙损伤模型

重点核对

Shh和CGRP浓度分别为5 nM和10 nM CGRP拮抗剂浓度50 ng/µL或50 ng/mL Shh抗体浓度100 ng/µL或100 ng/mL 条件培养基实验中辣椒素浓度0.01 µM,处理5分钟 分化培养基中β-甘油磷酸盐5 mM,地塞米松100 nM

摘要

牙痛是一个持续且有害的公共卫生问题,需要更好地理解牙痛和炎症的机制,以开发更有效的治疗方法。降钙素基因相关肽(CGRP)和牙髓细胞分别是介导牙痛和产生修复性牙体组织的有希望的候选者,但它们在牙髓炎背景下的行为仍然不清楚。小鼠切牙需要感觉神经分泌的Sonic hedgehog(Shh)来持续再生。然而,尚不清楚感觉神经是否也通过CGRP和Shh调节相对非再生的小鼠磨牙。这是一个重要的知识空白,因为小鼠切牙在生物学上与人类牙齿不同,而小鼠和人类的磨牙相似。在这项工作中,我们鉴定出磨牙牙髓细胞表达CGRP受体和Gli1,Gli1是一种Hedgehog(Hh)信号蛋白,已被发现标记小鼠切牙中的牙髓干细胞群体。我们还观察到,在小鼠磨牙损伤模型中,Hh信号被激活,Shh表达在体内上调。然后我们在体外确定了Shh和CGRP调节原代小鼠磨牙和切牙牙髓细胞以及人牙髓干细胞系的分化。此外,来自受刺激感觉神经元的条件培养基诱导原代磨牙牙髓细胞中Hh信号激活和炎症基因表达,而这种效应被抑制Shh或CGRP所消除。我们的结果表明,CGRP和Shh信号可能在损伤后促进磨牙的炎症反应,并且激活的感觉神经分泌CGRP和Shh来调节磨牙牙髓细胞的增殖和向成牙本质细胞样细胞的分化以进行牙本质修复。因此,CGRP/Shh信号应考虑用于寻求管理磨牙疼痛或牙本质再生的新策略。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
感觉神经元是否通过CGRP和Shh调节磨牙牙髓细胞的增殖、分化和炎症反应?
核心机制
CGRP和Shh协同促进炎症反应,拮抗调节牙髓细胞增殖和向成牙本质细胞样细胞分化:Shh驱动成牙本质分化,CGRP维持增殖状态。
主要证据
磨牙损伤模型中Hh信号激活和Shh表达上调;体外实验中Shh和CGRP调节细胞分化;条件培养基实验表明抑制Shh或CGRP消除神经元CM诱导的炎症基因表达和Hh信号激活。
研究意义
研究结果为管理疼痛或磨牙牙本质再生提供了新策略,考虑到CGRP/Shh信号。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

检验体内Hh信号激活和Shh/CGRP表达

确定在磨牙损伤后Hh信号是否被激活以及Shh和CGRP表达是否上调。

使用Gli1CreER;Rosa26tdTomato报告小鼠,建立牙髓暴露和牙本质暴露损伤模型,通过免疫染色检测Gli1+细胞、CGRP和Shh表达。

2

检测牙髓细胞对CGRP和Shh处理的体外反应

评估CGRP和Shh对牙髓细胞增殖(集落形成)和炎症基因表达的影响。

从野生型小鼠分离切牙和磨牙牙髓细胞,以及使用hDPSCs,用CGRP和/或Shh处理,进行集落形成实验和RT-qPCR检测炎症标志物。

3

检验感觉神经元条件培养基对牙髓细胞的影响

探究受刺激的感觉神经元分泌的CGRP和Shh是否调节牙髓细胞的炎症反应和Hh信号。

分离原代三叉神经节神经元,用辣椒素刺激制备条件培养基,转移至牙髓细胞培养,并用Shh抗体或CGRP拮抗剂处理,检测炎症基因和Hh靶基因表达。

4

评估CGRP和Shh对成牙本质分化的影响

确定CGRP和Shh是否调节牙髓细胞向成牙本质细胞样细胞分化。

在成牙本质分化培养基中加入CGRP和/或Shh或抑制剂,培养1周检测分化标志物和Hh靶基因,培养3周进行茜素红染色。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

验证细胞功能变化
验证分子表达变化
验证免疫效应

产品清单

实验环节名称品牌货号
他莫昔芬Sigma-AldrichT5648
F12培养基----
胎牛血清SigmaF2442
青霉素-链霉素Gibco15140-122
MEMα培养基----
胶原酶IMilliporeMM_NF-SCR103
分散酶IISigma-AldrichD4693
辣椒素Sigma-AldrichM2028
Shh配体Tonbo Biosciences21-8679
CGRPAnaSpecAS20682
Shh中和抗体Developmental Studies Hybridoma Bank5E1
CGRP拮抗剂GenScriptRP11089
β-甘油磷酸盐----
地塞米松----
Triton X-100Sigma-AldrichT8787
山羊血清MP Biomedicals0219135680
CGRPr抗体Biossbs-1860R
Alexa Fluor 568山羊抗兔InvitrogenA11011
Alexa Fluor 488山羊抗兔InvitrogenA32731
Alexa Fluor 488山羊抗小鼠BioLegend405319
结晶紫Sigma-AlrichC0775
RNAzol RT溶液Sigma-AldrichR4533
HiFi cDNA合成试剂盒CoWin BiosciencesCW2569M
Power SYBR Green预混液ThermoFisher Scientific4368577
StepOnePlus实时PCR系统Applied Biosciences--
BZ-X710荧光显微镜Keyence--
共聚焦显微镜Leica--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
动物模型
小鼠品系:Gli1CreER;Rosa26tdTomato;他莫昔芬剂量和注射时间;损伤模型类型(牙髓暴露或牙本质暴露)及术后天数。
阅读提示:Materials and Methods:Animals and Tamoxifen Injections;Pulp Exposure and Dentin Exposure Injury Models
细胞培养
原代牙髓细胞分离方法:酶消化(胶原酶I和Dispase II浓度、时间);神经元分离和纯化步骤(Percoll梯度、震摇)。
阅读提示:Materials and Methods:Primary Cell Isolations and Cell Culture
细胞处理
Shh和CGRP浓度;Shh中和抗体和CGRP拮抗剂浓度;处理时间。
阅读提示:Materials and Methods:Differentiation Media and Alizarin Red Staining;Conditioned Media Experiments
条件培养基实验
辣椒素浓度和处理时间;神经元预处理和收集时间;CM转移后的处理时间;对照培养基定义。
阅读提示:Materials and Methods:Conditioned Media Experiments;Figure 3 legend
分子检测
RNA提取方法;内参基因(GAPDH);RT-qPCR条件(SYBR Green、仪器);统计方法(单因素方差分析和Tukey检验)。
阅读提示:Materials and Methods:Quantitative Reverse Transcriptase Polymerase Chain Reaction;Statistics