M2巨噬细胞线粒体移植通过激活p38-MAPK通路调控代谢稳态促进牙周骨再生的机制研究

《Stem Cell Research & Therapy》：M2 macrophage-derived mitochondrial transplantation promotes periodontal bone regeneration by regulating metabolic homeostasis via activating p38-MAPK signaling pathway

本研究针对牙周炎中炎症微环境导致间充质干细胞线粒体功能障碍的关键问题，通过创新性移植M2巨噬细胞来源的功能性线粒体（M2-MT）至炎症状态下的人牙周膜干细胞（hPDLSCs），发现其可显著提升细胞成骨分化能力并改善代谢紊乱。研究证实M2-MT通过激活p38-MAPK信号通路、抑制HIF-1α介导的糖酵解，促进ATP合成并降低ROS水平，最终在动物模型中实现牙周骨缺损修复。该成果为牙周组织再生提供了精准微创的新策略，发表于《Stem Cell Research》。

　　

牙周炎作为困扰80%-90%成年人的慢性炎症性疾病，常导致不可逆的牙槽骨吸收。传统治疗如引导组织再生术（GTR）存在创伤大、技术敏感等局限，而干细胞疗法又面临来源有限、成本高昂的困境。更关键的是，炎症微环境会损害牙周膜干细胞（hPDLSCs）的线粒体功能，导致其成骨分化能力下降——这成为制约牙周组织再生的核心瓶颈。针对这一难题，南京医科大学附属口腔医院的研究团队独辟蹊径，将具有优良线粒体功能的M2巨噬细胞作为"细胞电池供体"，探索线粒体移植技术这一新兴治疗策略在牙周再生中的应用潜力。

研究团队采用THP-1细胞系诱导M2巨噬细胞，通过差速离心法提取功能性线粒体（M2-MT），并建立P.g-LPS诱导的hPDLSCs炎症模型。关键技术包括：流式细胞术验证M2极化标志物CD206、透射电镜观察线粒体结构完整性、Seahorse能量代谢分析仪检测ECAR（细胞外酸化率）、Micro-CT三维重建评估大鼠牙槽骨再生等。

M2巨噬细胞线粒体可被hPDLSCs内化
研究首先成功诱导出高表达Arg-1和IL-10的M2巨噬细胞，透射电镜证实提取的线粒体结构完整。Mito-Tracker Red标记显示，活性线粒体能在24小时内被hPDLSCs有效摄取，并定位于细胞核周围。

线粒体移植增强炎症环境下成骨分化
在2μg/mL P.g-LPS构建的炎症模型中，30μg/mL M2-MT处理使ALP活性提升2.1倍（p<0.01），茜素红染色显示矿化结节增加68%（p<0.001）。Western blot证实RUNX2和OCN蛋白表达显著回升，提示M2-MT能逆转炎症导致的成骨抑制。

代谢重编程改善线粒体功能
JC-1染色显示M2-MT使线粒体膜电位（MMP）恢复至正常水平82%（p<0.01），ATP产量提高1.9倍。Seahorse检测发现ECAR值降低35%，表明糖酵解过程被抑制，氧化磷酸化重新占据主导。

p38-MAPK通路的关键调控作用
RNA-seq分析揭示181个差异表达基因，KEGG富集显示p38-MAPK通路激活最为显著。抑制剂SB203580处理使ALP活性降低47%（p<0.05），证实该通路直接调控成骨分化。同时，M2-MT显著下调HIF-1α表达（p<0.01），阻断其介导的糖酵解-炎症恶性循环。

动物实验验证治疗潜力
在大鼠牙周炎模型中，局部注射M2-MT使牙槽嵴顶（ABC）至釉质牙骨质界（CEJ）距离缩短42%（p<0.001），骨体积分数（BV/TV）提升至对照组的89%。组织学显示炎症浸润减少，ALP和OCN阳性区域扩大2.3倍。

该研究首次阐明M2巨噬细胞线粒体移植通过"代谢-表观"双重调控机制促进牙周再生：一方面通过p38-MAPK通路直接激活成骨基因表达，另一方面改善线粒体功能、重建代谢稳态。相较于传统细胞治疗，这种无细胞疗法规避了免疫排斥和干细胞衰老问题，为临床转化提供新思路。未来研究可进一步优化线粒体递送系统，探索其在其他骨缺损疾病中的应用价值。