PDGFRβ+牙髓干细胞通过整合素信号介导ECM重塑驱动血管生成与牙髓再生

本研究针对牙髓再生中血管网络构建不足的难题，揭示了PDGFRβ+牙髓干细胞(DPSCs)通过分泌FN/LAMA4/COL1A2等ECM成分激活整合素-FAK/SRC通路促进血管生成的新机制。研究人员采用单细胞测序、3D水凝胶培养和动物模型证实，GelMA水凝胶搭载PDGFRβ+DPSCs可形成具有ECM-整合素信号微环境的再生体系，为临床牙髓-牙本质复合体修复提供新策略。

　　

牙齿健康关乎全身，而牙髓坏死常导致牙齿"死亡"。传统根管治疗虽能清除感染，却无法恢复牙髓的活力和功能。牙髓再生作为口腔医学的"圣杯"，其核心挑战在于如何在再生组织中快速建立功能性血管网络——没有血液供应，再生的牙髓组织将如同"无水之鱼"，难以长期存活。现有研究表明，普通牙髓干细胞(DPSCs)虽具再生潜力，但存在血管支持能力不稳定、组织结构紊乱等瓶颈。这促使科学家们寻找更优越的干细胞亚群，而PDGFRβ⁺DPSCs因其独特的ECM重塑能力进入研究视野。

第四军医大学口腔医院的研究团队在《Stem Cell Research》发表的研究，首次系统揭示了PDGFRβ⁺DPSCs通过ECM-整合素信号轴驱动牙髓血管化的分子机制。研究团队整合单细胞RNA测序(scRNA-seq)分析人牙髓发育过程中的细胞异质性，通过流式分选获得PDGFRβ⁺DPSCs亚群，采用转录组测序和生物信息学分析揭示其ECM相关基因特征。体外实验采用无支架3D球体培养评估ECM分泌能力，并构建GelMA水凝胶复合体系进行HUVEC血管形成实验。通过建立PDGFRβ-CreERT2/ROSA-DTA条件性基因敲除小鼠模型，结合免疫荧光染色验证体内功能。最终通过裸鼠皮下移植实验评估再生效果。

细胞定义与ECM重塑
单细胞测序解析了牙髓发育过程中PDGFRβ⁺DPSCs的独特基因特征，发现其高表达FN1、LAMA4等ECM成分（图1）。细胞互作分析显示，这些干细胞主要通过ECM-整合素受体网络与周围细胞通讯（图1B），GO分析证实其ECM组织相关通路显著富集（图1C），为后续功能研究奠定理论基础。

发育期牙髓的ECM特征
免疫荧光显示，年轻恒牙（发育期）中FN、LAMA4和COL1A2表达量显著高于成熟牙髓（图2A-F）。这种ECM成分的时空特异性分布提示，发育期牙髓可能存在独特的"ECM代码"指导血管网络构建。

PDGFRβ⁺DPSCs的ECM编程能力
转录组分析揭示PDGFRβ⁺DPSCs中胶原纤维组织、ECM结构完整性等相关基因显著上调（图3A,D）。GSEA分析进一步证实其angiogenesis和ECM调控通路激活（图3B,C）。Western blot和3D球体培养显示，该亚群分泌FN、LAMA4和COL1A2的能力是普通DPSCs的2-3倍（图4），这种ECM富集特性使其成为构建血管化微环境的理想种子细胞。

动物模型验证
通过条件性敲除PDGFRβ⁺细胞的小鼠模型发现，缺失该细胞会导致牙髓ECM成分（FN/LAMA4/COL1A2）表达锐减，伴随血管密度显著降低（图5B-F），直接证实了该亚群在牙髓血管化中的不可替代作用。

GelMA水凝胶体系的优化
研究团队测试了不同甲基丙烯酸化程度（30%/60%/90%）的GelMA性能，发现30%修饰度的水凝胶孔隙结构最利于细胞存活（图6D,E）。扫描电镜显示其三维结构能模拟天然ECM（图6B,C），为细胞提供理想的"生态位"。

整合素信号的关键作用
当PDGFRβ⁺DPSCs被封装入GelMA后，形成的ECM支架显著促进HUVEC管腔形成（图7E-G）。机制研究发现，FN-整合素α₅β₁相互作用可激活FAK/SRC-PI3K-RHO信号轴（图7H），而使用整合素抑制剂则完全阻断该效应，证实ECM-整合素对话是血管生成的核心开关。

再生应用验证
裸鼠移植实验显示，PDGFRβ⁺DPSCs/GelMA复合物能再生出具有丰富血管网络的牙髓样组织（图8B-F），其ECM沉积和血管密度显著优于普通DPSCs组，且该效应依赖整合素信号通路。

这项研究不仅揭示了牙髓发育中ECM动态重塑的规律，更开创性地将发育生物学原理转化为再生医学策略。PDGFRβ⁺DPSCs通过"ECM密码"激活内源性修复程序的特点，突破了传统生长因子递送的成本和安全性瓶颈。GelMA水凝胶作为ECM信号的"放大器"，实现了干细胞功能的时空精准调控。该成果为牙髓再生提供了新的理论框架和技术路径，其揭示的ECM-整合素调控机制也可能拓展至其他血管化组织再生领域。未来研究可进一步优化GelMA的力学特性，探索临床适用的无血清培养体系，推动该技术向临床应用转化。