人牙周膜干细胞成骨分化与巨噬细胞M2极化可能由EphB4/ephrinB2信号通路介导:直接共培养研究

The enhanced osteogenic differentiation of human periodontal ligament stem cells and M2 polarization of macrophages may be mediated by EphB4/ephrinB2 signaling pathway: a study of their direct co-culture.

作者信息Xiaoqian Yang, Yijun Luan, Jiling Qiu, Huaze Ren, Qiuyue Yin, Hongrui Liu, Hui Song, Aimei Song
PMID41772692
发布时间2026-03
DOI10.1186/s13287-026-04946-1

实验完整度

中

研究包括细胞鉴定、共培养功能实验、通路抑制剂验证及信号蛋白检测,但缺乏体内或第二独立证据层级,且机制验证依赖单药理学抑制。

主要模型

人牙周膜干细胞(hPDLSCs) THP-1诱导的M0巨噬细胞

重点核对

共培养比例5:1 (M0-Mφ:hPDLSCs) 共培养时长7天 EphB4抑制剂NVP-BHG712浓度0.2 μM hPDLSCs分离自8颗健康前磨牙(5名供体) 统计比较采用t检验或单因素方差分析(Tukey多重比较)

摘要

背景:牙周组织再生可通过牙周膜干细胞(PDLSCs)调节免疫系统实现。然而,具体的信号或分子机制尚未报道。间充质干细胞(MSCs)与巨噬细胞(Mφ)的相互作用是近年来研究的焦点。本研究旨在探讨人牙周膜干细胞(hPDLSCs)与巨噬细胞直接共培养对hPDLSCs成骨分化和巨噬细胞极化的影响,并探讨EphB4/ephrinB2信号通路在共培养的hPDLSCs和巨噬细胞相互作用中的潜在参与。方法:从人牙周膜分离的hPDLSCs与由THP-1诱导的非活化M0巨噬细胞(M0-Mφ)共培养。采用定量逆转录聚合酶链反应(qRT-PCR)、碱性磷酸酶(ALP)染色和活性测定以及茜素红染色(ARS)评估hPDLSCs的成骨分化。采用qRT-PCR和酶联免疫吸附测定(ELISA)检测巨噬细胞极化相关因子的表达。采用Western Blot检测EphB4、ephrinB2、ERK1/2和STAT3的表达。结果:当M0-Mφ与hPDLSCs以5:1的比例直接共培养时,共培养系统显著促进hPDLSCs的成骨分化,表现为增强的ALP染色/活性、ARS矿化和成骨标志物(RUNX2、ALP、OCN/BGLAP和OPN/SPP1)mRNA表达上调。同时,共培养系统显著增加抗炎因子表达(TGF-β1和IL-10)并降低促炎因子(TNF-α和IL-1β),表明交替活化巨噬细胞(M2-Mφ)极化增强。EphB4和ephrinB2的mRNA和蛋白表达随着两种细胞共培养时间的延长而显著增加。然而,药理学阻断EphB4/ephrinB2信号通路与共培养系统中hPDLSC成骨分化、M2巨噬细胞极化和p-STAT3表达的降低相关。结论:我们的数据表明EphB4/ephrinB2通路在共培养系统中hPDLSCs的成骨分化和M2-Mφ极化中具有潜在的介导作用。其对hPDLSCs成骨分化的调节作用可能涉及STAT3信号通路。

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
人牙周膜干细胞与巨噬细胞直接共培养如何影响hPDLSCs的成骨分化及巨噬细胞极化,以及EphB4/ephrinB2信号通路是否参与这一相互作用。
核心机制
EphB4/ephrinB2通路可能通过STAT3信号通路介导直接共培养对hPDLSCs成骨分化的促进作用。
主要证据
直接共培养(5:1比例)显著增强hPDLSCs的ALP活性、钙沉积及成骨标志物表达,并促进M2极化;NVP-BHG712抑制EphB4后这些效应减弱,且p-STAT3表达下降,而p-ERK1/2无显著变化。
研究意义
研究揭示了EphB4/ephrinB2在协调巨噬细胞极化和hPDLSC分化中的双重作用,为开发靶向牙周再生策略提供分子框架。

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

细胞分离、培养与鉴定

获取并验证hPDLSCs和M0巨噬细胞的特性,为后续共培养实验提供可靠的细胞模型。

从人牙周膜组织分离hPDLSCs,通过克隆形成、多向分化及流式细胞术鉴定;THP-1细胞经PMA诱导分化为M0巨噬细胞,并通过CD11b表达进行鉴定。

2

最佳共培养比例筛选

确定M0-Mφ与hPDLSCs直接共培养的最佳比例,以最大化成骨分化和M2极化效应。

将M0-Mφ与hPDLSCs以1:1、5:1和10:1比例直接共培养7天,通过qRT-PCR检测成骨和极化标志物表达,ALP活性测定。

3

验证共培养对成骨分化和M2极化的影响

评估M0-Mφ与hPDLSCs直接共培养是否促进hPDLSCs成骨分化和Mφ向M2极化。

以最佳比例(5:1)共培养,在多个时间点检测成骨标志物(ALP、RUNX2、OCN/BGLAP、OPN/SPP1)mRNA表达、ALP活性、钙沉积,以及Mφ极化相关因子(TNF-α、IL-1β、TGF-β1、IL-10、CD206)mRNA和蛋白水平。

4

检测EphB4/ephrinB2表达变化

探究EphB4/ephrinB2在共培养及成骨分化过程中的表达动态,评估其潜在参与。

通过免疫荧光定位EphB4/ephrinB2;在单培养成骨诱导或共培养条件下,通过qRT-PCR和Western blot检测EphB4和ephrinB2的mRNA及蛋白表达。

5

利用NVP-BHG712抑制EphB4验证机制

验证EphB4/ephrinB2通路是否介导共培养对hPDLSCs成骨分化和M2极化的促进作用。

在共培养体系中加入EphB4抑制剂NVP-BHG712,检测成骨标志物表达、ALP活性、钙沉积、Mφ极化因子表达及STAT3/ERK1/2信号蛋白磷酸化水平。

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-MEM培养基Biological Industries--
胎牛血清Biological Industries--
青霉素-链霉素Biosharp--
RPMI-1640培养基Biological Industries--
佛波酯Sigma; MerckP1585
β-甘油磷酸Solarbio--
地塞米松Solarbio--
维生素CSigma; Merck--
吲哚美辛Solarbio--
IBMXSolarbio--
结晶紫Solarbio--
茜素红SSolarbio--
油红OSolarbio--
CD44-PE抗体BioLegend397502
CD34-PE抗体BioLegend343501
CD45-FITC抗体BioLegend304001
人间充质干细胞表型混合抗体BD Biosciences562245
抗人CD11b抗体(PE)Thermo Fisher Scientific12-0118-42
PE标记小鼠IgG1 kappa同型对照Thermo Fisher Scientific12-4714-81
山羊血清ZSGB-BIOZLI-9022
抗波形蛋白抗体Proteintech10366-1-AP
抗细胞角蛋白17抗体Proteintech17516-1-AP
CoraLite488标记山羊抗兔IgGProteintechSA00013-2
CoraLite594标记山羊抗兔IgGProteintechSA00013-4
DAPISolarbio--
Evo M-MLV逆转录预混试剂盒AG--
SYBR Green Premix Pro Taq HS qPCR试剂盒AG--
CFX™ Connect实时荧光定量PCR检测系统Bio-Rad--
TNF-α、IL-1β、TGF-β1、IL-10 ELISA试剂盒Lianke Biotechnology--
RIPA裂解液----
BCA蛋白定量试剂盒Solarbio--
SDS-PAGEEpizyme Biotech--
PVDF膜Biosharp--
BSA-VSolarbio--
TBS粉末Servicebio--
抗EPHB4抗体Proteintech20883-1-AP
抗ephrinB2抗体Biossbsm-54090R
抗p-ERK1/2抗体Proteintech28733-1-AP
抗ERK1/2抗体Proteintech11257-1-AP
抗p-STAT3抗体CST9145
抗STAT3抗体CST12640
抗GAPDH抗体HUABIO--
HRP标记山羊抗兔IgGZSGB-BIOZB-2301
膜再生缓冲液CWBIO--
ECL化学发光底物Biosharp--
BCIP/NBT染色液BeyotimeC3206
碱性磷酸酶测定试剂盒JianchengA059
氯化十六烷基吡啶Solarbio--
NVP-BHG712----
96孔板Servicebio--
6孔板Servicebio--
10厘米培养皿BIOFIL--
BD流式细胞仪BD--
BiometraTOne热循环仪Analytik Jena--
倒置显微镜NEXCOPE--
Operetta CLS™高内涵分析系统PerkinElmer--

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
细胞分离与培养
hPDLSCs分离自哪类牙齿、供体数量及年龄;培养基成分(α-MEM含20% FBS);细胞代数(P3-P5)
阅读提示:Methods: Isolation and culture of hPDLSCs
巨噬细胞诱导
THP-1细胞来源;PMA浓度(100 ng/mL)和诱导时间(48小时);培养后的静止培养时间(24小时)
阅读提示:Methods: Induction and identification of macrophages
共培养条件
最佳共培养比例为5:1(M0-Mφ:hPDLSCs);共培养培养基成分(1:1混合RPMI-1640和成骨诱导培养基);换液频率(每72小时)
阅读提示:Methods: Co-culture of macrophages with hPDLSCs
成骨分化检测
ALP活性测定时间点(3、7、14天);茜素红染色时间点(14、21天);成骨标志物mRNA检测时间点(3、14天)
阅读提示:Results: The co-culture of M0-Mφ and hPDLSCs promoted the osteogenic differentiation of hPDLSCs; Figure 2 legends
EphB4抑制实验
NVP-BHG712浓度(0.2 μM,基于CCK8毒性测试);处理时间(3、7、14天);检测指标包括成骨标志物、ALP、钙沉积、Mφ极化因子及p-STAT3
阅读提示:Results: Inhibition of the EphB4/ephrinB2/STAT3 pathway; Figure 6 legends
统计方法
各组生物学重复数(n=3)和技术重复数(n=3);组间比较采用t检验(两组)或单因素方差分析(多组);显著性水平p<0.05
阅读提示:Methods: Statistical analyses