EphrinB2 调控牙周膜干细胞成骨分化及比格犬牙槽骨缺损再生的研究

EphrinB2 regulates osteogenic differentiation of periodontal ligament stem cells and alveolar bone defect regeneration in beagles.

作者信息Penglai Wang, Wen Wang, Tengyu Geng, Yi Liu, Shaoyue Zhu, Zongxiang Liu, Changyong Yuan
PMID31897285
发布时间2019-12-16
DOI10.1177/2041731419894361

实验完整度

包含体外细胞实验(hPDLSCs和cPDLSCs的成骨诱导、基因转染)、体内动物实验(比格犬牙槽骨缺损模型)、分子检测(qPCR、Western blot)及微CT分析等多层级验证。

主要模型

人牙周膜干细胞(hPDLSCs) 犬牙周膜干细胞(cPDLSCs) 比格犬牙槽骨缺损模型

重点核对

ephrinB2慢病毒转导效率及过表达验证(qPCR、Western blot) 成骨诱导条件:10 mmol/L β-甘油磷酸、50 μg/mL 抗坏血酸磷酸、10 nmol/L 地塞米松 细胞移植密度:8×10^6 cells/mL,与PuraMatrix复合 动物手术:比格犬下颌骨临界大小缺损4 mm×2 mm×5 mm,分四组,n=6,观察4周和8周

摘要

EphrinB2 是一种调节骨稳态的膜蛋白,已被证明可诱导牙周膜成纤维细胞中成骨基因的表达。本研究旨在探讨 ephrinB2 对牙周膜干细胞成骨分化及体内牙槽骨再生的影响。我们评估了经慢病毒载体转导上调 ephrinB2 表达的人及犬牙周膜干细胞的成骨基因表达和成骨分化潜能。将 ephrinB2 修饰的犬牙周膜干细胞与 PuraMatrix 结合,植入比格犬临界大小牙槽骨缺损处,以评估骨再生效果。结果显示,ephrinB2 过表达增强了人和犬牙周膜干细胞的成骨基因转录和矿物质沉积。动物实验证实,与其他组相比,ephrinB2 修饰的犬牙周膜干细胞 + PuraMatrix 组产生了更大的骨小梁体积占组织体积比及骨小梁厚度。我们的研究表明,ephrinB2 促进了牙周膜干细胞的成骨分化及比格犬牙槽骨修复,凸显了其治疗牙槽骨损伤的潜力。

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
ephrinB2 过表达是否能增强牙周膜干细胞的成骨分化能力并促进体内牙槽骨再生?
核心机制
ephrinB2 通过上调成骨基因(ALP、RUNX2、BMP2、COL1)表达和矿物质沉积,增强牙周膜干细胞的成骨分化。
主要证据
体外实验显示 EfnB2-hPDLSCs 和 EfnB2-cPDLSCs 中成骨基因表达和矿化结节形成显著增加;体内实验中 EfnB2-cPDLSCs+PuraMatrix 组在 4 周和 8 周时 BV/TV 和 Tb.Th 显著高于对照组。
研究意义
研究表明 ephrinB2 修饰的牙周膜干细胞具有促进牙槽骨再生的潜力,为牙槽骨损伤的治疗提供了新策略。

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

牙周膜干细胞的分离与鉴定

获取并验证具有间充质干细胞特性的 hPDLSCs 和 cPDLSCs

从人第三磨牙和犬前磨牙的牙周膜组织中分离细胞,通过克隆形成实验、多向分化诱导(成骨、成脂、成神经)和流式细胞术检测间充质干细胞标志物。

2

ephrinB2 基因慢病毒转染

建立稳定过表达 ephrinB2 的 PDLSCs

使用携带 ephrinB2 基因的慢病毒颗粒感染 PDLSCs,并通过嘌呤霉素筛选稳定转染细胞,验证转染效率。

3

体外成骨分化能力评估

检测 ephrinB2 过表达对 PDLSCs 成骨分化的影响

对转染后细胞进行成骨诱导,通过 ALP 染色、茜素红S染色、qPCR 检测成骨相关基因表达。

4

构建细胞/PuraMatrix复合体

将 cPDLSCs 与 PuraMatrix 水凝胶复合,用于体内移植

将 ephrinB2 修饰的 cPDLSCs 与 PuraMatrix 混合,培养后用于移植。

5

比格犬牙槽骨缺损模型建立与移植

评估 ephrinB2 修饰的 cPDLSCs 对牙槽骨再生的影响

在比格犬下颌骨建立临界大小缺损,随机分组移植不同复合体,术后4周和8周进行微CT分析。

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。

产品清单

实验环节名称品牌货号
α-最低必需培养基Gibco--
I型胶原酶Gibco--
分散酶Gibco--
胎牛血清Gibco--
青霉素-链霉素Vicmed--
结晶紫----
CD90 PerCPBD Biosciences--
CD73 FITCBD Biosciences--
CD45 APCBD Biosciences--
CD105 APCBD Biosciences--
STRO-1 PESanta Cruz Biotechnology--
FACS Canto II流式细胞仪BD Biosciences--
β-甘油磷酸----
L-抗坏血酸磷酸----
地塞米松----
胰岛素----
3-异丁基-1-甲基黄嘌呤----
Neurobasal A培养基Gibco--
碱性成纤维细胞生长因子PeproTech, Inc.--
表皮生长因子PeproTech, Inc.--
茜素红S----
NBT/BCIP底物溶液Beyotime Institute of Biotechnology--
人ephrinB2慢病毒颗粒GeneCopoeiaLPP-M0409-Lv233-400
犬ephrinB2慢病毒颗粒GeneCopoeiaLPP-GS-Md02143-Lv201-400
人对照慢病毒颗粒GeneCopoeiaLPP-EGFP-Lv233-100
犬对照慢病毒颗粒GeneCopoeiaLPP-NEG-Lv201-100
聚凝胺Vicmed--
嘌呤霉素Vicmed--
细胞计数试剂盒-8Vicmed--
TRIzol试剂Invitrogen--
NanoDrop2000分光光度计Thermo Fisher Scientific--
HiScript Q RT SuperMix反转录试剂盒Vazyme Biotech Co., Ltd--
UltraSYBR混合物CWBIO--
ABI 7500序列检测系统Applied Biosystems--
RIPA裂解液Beyotime Institute of Biotechnology--
硝酸纤维素膜Pall Corp.--
抗ephrinB2抗体Abcam--
抗磷酸化ephrinB2 (Tyr324/329)抗体Cell Signaling Technology--
抗EphB4抗体Santa Cruz Biotechnology--
抗磷酸化EphB4抗体Signalway Antibody--
抗β-肌动蛋白抗体Beyotime Institute of Biotechnology--
辣根过氧化物酶标记的二抗Proteintech--
Tanon4500免疫检测系统Tanon Science & Technology Co., Ltd.--
PuraMatrix肽水凝胶BD Biosciences--
丙泊酚----
异氟烷----
阿莫西林----
明胶膜(Bio-Gide)Geistlich Biomaterials--
显微CT扫描仪Scanco Medical AG--
TRI/3D-BON软件Ratoc System Engineering--

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
细胞培养与鉴定
PDLSCs来源、分离方法(酶消化浓度和时间)、培养条件(α-MEM、FBS浓度、抗生素)
阅读提示:Methods: Cell culture and characterization
慢病毒转染
慢病毒类型和滴度(MOI)、polybrene浓度、感染时间、筛选浓度(嘌呤霉素)
阅读提示:Methods: EphrinB2 gene transduction by lentivirus
体外成骨分化
成骨诱导成分(β-甘油磷酸、抗坏血酸、地塞米松浓度)、诱导时间、染色方法(ALP、茜素红S)
阅读提示:Methods: ALP and Alizarin Red S staining; Results: Figures 5 and 7
动物实验
动物品系、年龄、性别、麻醉方案、手术过程、缺损尺寸、分组、n数、观察时间点
阅读提示:Methods: Surgical procedures for animal experiments; Results: Figure 8
Micro-CT分析
扫描参数(kV、μA、切片厚度)、分析软件、ROI设置、定量参数(BV/TV等)
阅读提示:Methods: Micro–computed tomography analysis
统计分析
统计方法(ANOVA还是非参数检验)、多重比较校正、显著性水平
阅读提示:Methods: Statistical analysis