牙髓细胞中的Tgfbr2引导发育期牙齿的神经突生长

转化生长因子β（TGFβ）在牙齿形态发生和矿化中发挥重要作用。在出生后发育过程中，牙髓（DP）间充质分泌神经营养因子，引导三叉神经纤维进入并遍布牙髓。这一过程与牙本质形成和矿化紧密相关。我们的实验室建立了一个小鼠模型，其中使用Osterix启动子驱动的Cre重组酶在牙髓间充质中条件性删除Tgfbr2（Tgfbr2cko）。这些小鼠出生后存活，但骨骼和牙齿存在显著缺陷，包括矿化减少和牙根短小。苏木精和伊红染色显示突变小鼠中轴突样结构减少。报告基因成像显示，牙齿内Osterix-Cre活性在牙髓及其衍生物中活跃，但不在神经传入纤维中。对出生后第7天和第24天（P7，P24）对照组和突变体磨牙的连续冷冻切片进行了β3微管蛋白（神经元标记物）的免疫荧光染色。共聚焦成像和像素定量显示，与对照组相比，Tgfbr2cko第一磨牙在两个阶段的神经支配均减少，表明Tgfbr2缺失破坏了促进神经突生长所需的信号。我们使用P7对照组和突变体小鼠牙髓RNA进行了mRNA测序（RNA-Seq）和基因本体论分析，以研究Tgfbr2介导的牙齿发育所涉及的途径。这些分析发现，与对照组相比，Tgfbr2cko牙髓中几个矿化相关和神经元基因下调。通过定量实时PCR和免疫荧光成像证实了选定的基因表达模式。最后，将三叉神经元与覆盖初级Tgfbr2f/f牙髓细胞的Transwell滤膜共培养。通过腺病毒表达的Cre重组酶删除牙髓中的Tgfbr2。通过滤膜孔的轴突共聚焦成像显示，与单独培养的神经元相比，与Tgfbr2阳性牙髓细胞共培养的神经元轴突发芽增加。当牙髓细胞中Tgfbr2被敲低时，轴突发芽减少。共培养牙髓细胞中牙本质涎磷蛋白的免疫荧光证实，Tgfbr2缺失的细胞矿化潜能降低。我们的蛋白质组学和RNA-Seq分析均表明，轴突导向线索，特别是信号素信号，因Tgfbr2缺失而受到干扰。因此，牙髓间充质中的Tgfbr2似乎调节分化以及细胞在牙齿矿化和神经支配过程中引导神经突生长的能力。