FoxO1通过调控血红素加氧酶-1清除活性氧促进缺氧/复氧环境下牙周膜干细胞的成骨分化

研究人员针对阻塞性睡眠呼吸暂停(OSA)患者因缺氧/复氧(H/R)导致牙周炎风险升高的问题，通过建立牙周膜干细胞(PDLSCs)的H/R模型，发现FoxO1通过上调血红素加氧酶-1(HO-1)清除活性氧(ROS)，逆转H/R对PDLSCs成骨分化的抑制，为OSA相关牙周炎治疗提供新靶点。

　　

阻塞性睡眠呼吸暂停(OSA)患者常伴随反复的缺氧-复氧(H/R)循环，这种病理过程与牙周炎的发病密切相关，但具体机制尚未阐明。牙周组织的再生修复依赖于牙周膜干细胞(PDLSCs)的成骨分化能力，而H/R环境产生的过量活性氧(ROS)会破坏这一过程。山西医科大学的研究团队在《International Dental Journal》发表研究，首次揭示转录因子FoxO1通过调控HO-1清除ROS，从而挽救H/R环境下PDLSCs的成骨分化功能障碍。

研究采用AnaeroPack系统建立PDLSCs的H/R模型，通过CCK-8检测细胞增殖，ALP染色和活性测定评估早期成骨分化，茜素红染色(ARS)检测钙结节形成，并运用siRNA干扰和慢病毒转染技术调控FoxO1表达。从正畸拔除的健康前磨牙中分离原代PDLSCs，经流式细胞术鉴定表面标志物(CD146⁺/CD90⁺/CD34^-/CD45^-)及多向分化能力验证。

研究结果显示：H/R环境显著抑制PDLSCs增殖(P<0.01)，上调缺氧诱导因子-1α(HIF-1α)表达(P<0.05)，同时使ROS水平升高4.3倍(P<0.0001)。成骨诱导7天后，H/R组ALP活性和钙沉积量分别降低68%和55%(P<0.01)，关键成骨标志物胶原蛋白-I(COL-I)、Runt相关转录因子2(RunX2)和ALP的mRNA表达显著下调(P<0.01)。

机制研究发现，FoxO1在H/R环境中表达受抑(P<0.01)，但其过表达可逆转成骨分化障碍：慢病毒转染组(H/R-OM + Len-FoxO1)的ALP活性恢复至对照组的82%(P<0.05)，钙沉积量增加2.1倍(P<0.05)。相反，siRNA敲低FoxO1使ROS水平进一步升高(P<0.01)。分子水平检测显示FoxO1正向调控HO-1表达(P<0.01)，后者作为关键抗氧化酶参与ROS清除。

讨论部分指出，该研究首次阐明FoxO1/HO-1轴在H/R条件下调控PDLSCs成骨分化的分子机制。临床意义在于：OSA患者牙周组织中FoxO1表达降低可能与牙槽骨吸收直接相关，而靶向激活FoxO1信号通路（如使用hyperoside等激动剂）可能成为治疗OSA相关牙周炎的新策略。研究局限性在于体外模型未能完全模拟体内复杂的微环境（如炎症细胞相互作用），未来需开展动物实验验证FoxO1调控剂的治疗效果。

这项研究为理解OSA与牙周炎的关联提供了实验依据，揭示FoxO1通过HO-1依赖的抗氧化途径维持PDLSCs成骨能力，为开发促进牙周组织再生的靶向疗法奠定理论基础。