M2巨噬细胞来源细胞外囊泡通过DRP1介导的线粒体动力学与免疫微环境耦联调控促进牙周膜干细胞成骨

《Stem Cell Research & Therapy》：M2 macrophage-derived extracellular vesicles regulate mitochondrial dynamics to enhance osteogenesis of human periodontal ligament stem cells during orthodontic tooth movement

　　

摘要

背景

正畸牙移动（OTM）会在牙周组织中引发无菌性炎症和代谢紊乱，这可能会损害人体牙周膜干细胞（hPDLSCs）的成骨能力，破坏牙周稳态，并导致与牙槽骨吸收相关的临床并发症，包括正畸相关的骨缺损、骨开窗和牙齿松动。线粒体功能障碍已成为炎症和机械应激条件下调节干细胞命运的重要因素；然而，免疫细胞来源的细胞外囊泡（EVs）是否能够通过改善正畸力诱导的炎症微环境并调节线粒体稳态来增强hPDLSC成骨，目前仍不清楚。

方法

分离并表征了来自M2巨噬细胞的细胞外囊泡（M2-EVs）。在体外评估了其对hPDLSC增殖、成骨分化、线粒体功能和巨噬细胞极化的影响。机制研究聚焦于线粒体动力学相关蛋白1（DRP1）介导的线粒体动力学。建立大鼠OTM模型，以评估M2-EVs对牙槽骨重塑的体内治疗效果。

结果

体外实验表明，M2-EVs能被hPDLSCs高效内化，并显著增强其增殖和成骨分化。在机制上，M2-EVs抑制了DRP1介导的线粒体分裂，降低了细胞内活性氧水平，并恢复了线粒体稳态。抑制DRP1可复现M2-EVs的促成骨作用，证实该调控机制依赖于线粒体。在体内，局部施用M2-EVs相比对照组将DRP1表达降低了约50%，并使张力侧BV/TV提高了20%，但各组之间的牙齿移动距离无显著差异。此外，M2-EVs促进了巨噬细胞向抗炎性M2表型极化，从而有助于建立促再生微环境。

结论

M2巨噬细胞来源的EVs通过协调调控线粒体动力学和免疫微环境来促进hPDLSC成骨。这些发现揭示了干细胞介导的牙周再生背后的线粒体–免疫耦联机制，并突出了M2-EVs作为改善正畸效果的潜在治疗策略的价值。

图形摘要

背景

正畸牙移动（OTM）会在牙周组织中引发无菌性炎症和代谢紊乱，这可能会损害人体牙周膜干细胞（hPDLSCs）的成骨能力，破坏牙周稳态，并导致与牙槽骨吸收相关的临床并发症，包括正畸相关的骨缺损、骨开窗和牙齿松动。线粒体功能障碍已成为炎症和机械应激条件下调节干细胞命运的重要因素；然而，免疫细胞来源的细胞外囊泡（EVs）是否能够通过改善正畸力诱导的炎症微环境并调节线粒体稳态来增强hPDLSC成骨，目前仍不清楚。

方法

分离并表征了来自M2巨噬细胞的细胞外囊泡（M2-EVs）。在体外评估了其对hPDLSC增殖、成骨分化、线粒体功能和巨噬细胞极化的影响。机制研究聚焦于线粒体动力学相关蛋白1（DRP1）介导的线粒体动力学。建立大鼠OTM模型，以评估M2-EVs对牙槽骨重塑的体内治疗效果。

结果

体外实验表明，M2-EVs能被hPDLSCs高效内化，并显著增强其增殖和成骨分化。在机制上，M2-EVs抑制了DRP1介导的线粒体分裂，降低了细胞内活性氧水平，并恢复了线粒体稳态。抑制DRP1可复现M2-EVs的促成骨作用，证实该调控机制依赖于线粒体。在体内，局部施用M2-EVs相比对照组将DRP1表达降低了约50%，并使张力侧BV/TV提高了20%，但各组之间的牙齿移动距离无显著差异。此外，M2-EVs促进了巨噬细胞向抗炎性M2表型极化，从而有助于建立促再生微环境。

结论

M2巨噬细胞来源的EVs通过协调调控线粒体动力学和免疫微环境来促进hPDLSC成骨。这些发现揭示了干细胞介导的牙周再生背后的线粒体–免疫耦联机制，并突出了M2-EVs作为改善正畸效果的潜在治疗策略的价值。

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