牙源性间充质干细胞转录组图谱揭示PENK与IL-10在免疫调控中的关键作用及潜在应用价值

本研究通过全基因组转录组分析比较了来源于第三磨牙（m）、前磨牙（p）及乳牙（dec）的牙周膜（PDL）与牙髓（P）间充质干细胞（MSCs）的基因表达差异，揭示了291个差异表达基因（≥2倍）。研究发现前磨牙来源的PDL-MSCs中前脑啡肽原（PENK）基因表达显著上调（24倍），而乳牙牙髓MSCs中表皮生长因子样蛋白6（EGFL6）和补体因子D（CFD）基因表达分别上调16.9倍和11倍。通过实时PCR验证了PENK及IL-10 mRNA表达，并利用共培养实验证明所有牙源性MSCs均能抑制植物血凝素（PHA）刺激的T细胞增殖（p=0.001），其中PDL-MSCs表现出更强的免疫抑制能力。研究提示PENK和IL-10可能作为牙源性MSCs免疫调节功能的关键标志物，为干细胞治疗免疫相关疾病提供了新方向。

　　

引言

间充质干细胞（MSCs）因其在组织再生和免疫调节中的双重作用而被广泛应用于再生牙医学领域。研究表明，来源于牙髓（P）、牙周膜（PDL）、牙龈、口腔黏膜和乳牙（dec）的MSCs在分化潜能和基因表达谱上存在差异。其中，PDL-MSCs高表达免疫调节分子如HLA-G和IL-10，而P-MSCs在抑制CD4⁺和CD8⁺ T细胞增殖方面与骨髓MSCs相似。前脑啡肽原（PENK）基因作为与IL-10上调、抗炎信号和神经肽合成相关的基因，可能在MSCs介导的免疫调节中发挥关键作用。

材料与方法

MSCs分离与培养：从第三磨牙（m）、前磨牙（p）和乳牙（dec）中分离PDL和P组织（p和m牙齿取PDL和P，乳牙仅取P），并通过流式细胞术检测细胞表面标志物及多向分化能力验证M特性。

RNA提取与质量检测：使用RNA提取试剂盒提取总RNA，并通过NanoDrop? 1000和Agilent 2100 BioAnalyzer检测RNA浓度、纯度及完整性（RIN值7-10）。

微阵列分析：采用Illumina Human HT-12 v4 Expression BeadChip检测约47,000个探针的表达水平，数据进行分位数标准化处理。

实时PCR验证：使用RevertAid First Strand cDNA Synthesis Kit合成cDNA，通过Stratagene MX300P系统及UPL探针检测PENK和IL-10 mRNA表达，以GAPDH为内参基因。

免疫调节实验：从健康志愿者外周血分离T细胞，经PHA刺激后与MSCs共培养（Transwell系统，孔径0.4 μm）。分别在第1天和第4天收集T细胞及上清液，通过WST-1法检测T细胞增殖，流式细胞术（Annexin V-PI染色）检测细胞凋亡。

统计分析：采用Shapiro-Wilk检验评估数据分布，正态分布数据使用单因素方差分析（ANOVA）及Tukey HSD检验，非正态分布数据使用Kruskal-Wallis检验。基因表达数据通过2^?ΔΔC_T方法标准化，组间比较采用Mann-Whitney U检验。

结果

差异表达基因分析：共筛选出291个差异表达基因（≥2倍，p < 0.05），其中3个基因上调，288个下调。PENK在pPDL-MSCs中表达最高（24倍），EGFL6和CFD在decP-MSCs中分别上调16.9倍和11倍。

实时PCR验证：pPDL-MSCs中PENK和IL-10 mRNA表达显著高于其他组（p < 0.01）。

免疫调节功能：所有牙源性MSCs均能抑制T细胞增殖（第1天，p = 0.001），其中PDL-MSCs抑制作用更强（第4天无显著差异）。凋亡检测无显著差异。

讨论

牙源性MSCs通过分泌可溶性因子（如PENK和IL-10）调控免疫微环境。PENK作为神经免疫信号分子，可能通过促进IL-10分泌抑制Th1细胞活化和巨噬细胞激活。本研究首次比较了不同牙齿来源（m、p、dec）及组织来源（PDL vs. P）的MSCs转录组差异，发现PENK在pPDL-MSCs中特异性高表达，提示其可能作为免疫调节性MSCs的标志基因。此外，PENK在异位骨化中的关键作用表明PDL-MSCs可能具有更强的成骨潜能。

局限性包括样本量较小及未进行PENK功能获得/缺失实验。未来需通过RNA测序（RNA-seq）深入探索免疫调节相关通路，并在动物模型中验证PENK和IL-10的体内功能。

结论

PENK和IL-10可作为牙源性MSCs免疫调节功能的潜在标志物。PDL-MSCs（尤其是前磨牙来源）在免疫调控方面表现出优势，为治疗自身免疫性疾病提供了新的细胞选择。