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牙周炎是常见炎症性疾病,治疗面临挑战。研究人员开展 “Adhesive and injectable hydrogel microspheres for NRF2-mediated periodontal bone regeneration” 研究,制备 MMS-CY 促进牙周骨再生。为牙周炎治疗提供新策略,意义重大。
在我们的口腔中,牙周组织就像牙齿的坚固 “卫士”,守护着牙齿的健康。然而,牙周炎这个 “敌人” 却时常来捣乱。牙周炎是一种极为常见的炎症性疾病,它会引发牙周组织的炎症性损伤,导致牙周韧带紊乱、牙槽骨丧失,进而使牙齿松动甚至脱落。目前,传统的治疗方法,如机械治疗、局部使用抗生素和抗菌药物,只能改善牙周微生物共生或控制炎症,无法有效恢复牙周组织的功能,激发其内生的再生潜力。传统的牙周手术,像引导组织再生术,在再生牙槽骨方面也存在很大的不确定性,治疗效果难以预测。
为了攻克这一难题,北京大学口腔医学院的研究人员展开了深入研究。他们致力于寻找一种新的治疗策略,以促进牙周骨再生,解决牙周炎治疗的困境。最终,研究人员发现了一种具有创新性的治疗方法,即通过构建负载虫草素(Cordycepin)的黏附性可注射水凝胶微球(MMS-CY),激活 NRF2 通路,抑制炎症诱导的干细胞衰老,促进牙周骨再生。这一研究成果发表在《International Journal of Oral Science》上,为牙周炎的治疗带来了新的希望。
研究人员为开展此项研究,运用了多种关键技术方法。在细胞实验方面,通过细胞分离与培养技术获取 RAW 264.7 细胞和人牙周膜干细胞(PDLSCs)。在动物实验中,构建了结扎诱导的大鼠牙周炎模型。同时,利用微计算机断层扫描(Micro-CT)技术对大鼠牙槽骨状况进行评估;采用定量实时聚合酶链反应(qRT-PCR)、蛋白质免疫印迹(Western blot)、免疫荧光染色等技术,检测相关基因和蛋白的表达水平。
研究结果如下:
- MMS-CY 的制备与表征:通过乳液溶剂蒸发法制备了负载虫草素的 PLGA 纳米颗粒,经多巴胺修饰和生物矿化处理,成功制备出 MMS-CY。该微球具有良好的载药能力、防水黏附性、可注射性和生物相容性,且能实现药物的可控释放123。
- MMS-CY 对 PDLSCs 迁移能力的影响:体外实验表明,MMS-CY 能显著提高 PDLSCs 的迁移能力,这对于牙周组织的再生至关重要456。
- MMS-CY 对 PDLSCs 成骨分化能力的影响:在炎症刺激下,MMS-CY 可显著提高 PDLSCs 的成骨活性,增加碱性磷酸酶(ALP)活性、钙结节形成量,上调成骨基因(如 RUNX2、Osterix、Osteocalcin)的表达,促进牙周骨再生78。
- MMS-CY 对 PDLSCs 韧带形成能力的影响:MMS-CY 能恢复炎症刺激下 PDLSCs 的韧带形成能力,促进平行胶原基质的形成,增加胶原蛋白 I、Tenascin-C 和 Periostin 的表达910。
- MMS-CY 恢复炎症 PDLSCs 功能的机制:MMS-CY 通过激活 NRF2 通路,减少 DNA 损伤,抑制细胞衰老,恢复炎症 PDLSCs 的功能。RNA 测序(RNA-seq)和基因富集分析(GSEA)结果显示,MMS-CY 处理后,PDLSCs 中细胞周期和 DNA 修复相关基因表达上调,炎症反应通路相关基因表达下调1112。
- MMS-CY 对破骨细胞活性的影响:MMS-CY 对破骨细胞活性具有显著的抑制作用,减少抗酒石酸酸性磷酸酶(TRAP)染色阳性区域,降低破骨细胞相关基因(如 Nfatc、Cathepsin K、C-fos)的表达1314。
- MMS-CY 促进牙周骨再生的体内实验:体内动物实验表明,MMS-CY 能有效抑制大鼠实验性牙周炎的骨吸收,增加骨体积分数(BV/TV),降低釉牙骨质界至牙槽嵴顶的距离(CEJ-ABC),促进牙槽骨再生1516。
研究结论和讨论部分指出,MMS-CY 通过改善成骨、抑制破骨细胞活性,有效促进了牙周炎大鼠的牙槽骨再生。该研究克服了牙周组织解剖结构带来的限制,为牙周炎的治疗提供了一种有前景的策略。同时,MMS-CY 激活 NRF2 通路,抑制炎症相关基因表达,减少细胞衰老,恢复 PDLSCs 的增殖和迁移能力,为进一步理解牙周骨再生机制提供了新的视角。这一研究成果不仅为牙周炎的临床治疗提供了新的方向,也为其他相关领域的研究提供了重要的参考,有望推动口腔医学领域的发展,让更多患者受益。