儿童乳牙牙髓干细胞顺硬度基质表面延展和向牙本质分化的潜能

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2058

中国组织工程研究 ›› 2020, Vol. 24 ›› Issue (13): 2005-2010.doi: 10.3969/j.issn.2095-4344.2058

儿童乳牙牙髓干细胞顺硬度基质表面延展和向牙本质分化的潜能

李章一¹，刘凤婷²，黄建永³，苏小营⁴，王志兴¹，郑全⁵，李艳霞⁵，刘晓智⁵

天津市第五中心医院，¹口腔科，⁵中心实验室，天津市 300450；²天津医科大学，天津市 300070；³北京大学力学与工程科学系，北京市 100871；⁴天津市口腔医院儿童口腔科，天津市 300041

收稿日期:2019-06-06 修回日期:2019-06-18 接受日期:2019-10-19 出版日期:2020-05-08 发布日期:2020-03-09
通讯作者: 刘晓智，博士，副主任医师，天津市第五中心医院中心实验室，天津市 300450
作者简介:李章一，男，1979年生，安徽省颍上县人，汉族，2012年天津医科大学毕业，硕士，副主任医师，主要从事口腔颌面外科诊疗及临床、基础研究。
基金资助:
天津市卫生和计划生育委员会科技基金项目(2014KY23)；天津滨海新区卫生和计划生育委员会科技基金项目(2015BWKY003)

Extension and dentin differentiation potential of dental pulp stem cells from human deciduous teeth on the stiff matrix surface

Li Zhangyi¹, Liu Fengting², Huang Jianyong³, Su Xiaoying⁴, Wang Zhixing¹, Zheng Quan⁵, Li Yanxia⁵, Liu Xiaozhi⁵

¹Department of Stomatology, ⁵Central Laboratory, the Fifth Central Hospital of Tianjin, Tianjin 300450, China; ²Tianjin Medical University, Tianjin 300070, China; ³Department of Mechanics and Engineering Science, Peking University, Beijing 100871, China; ⁴Department of Pediatric Stomatology, Tianjin Stomatological Hospital, Tianjin 300041, China

Received:2019-06-06 Revised:2019-06-18 Accepted:2019-10-19 Online:2020-05-08 Published:2020-03-09
Contact: Liu Xiaozhi, MD, Associate chief physician, Central Laboratory, the Fifth Central Hospital of Tianjin, Tianjin 300450, China
About author:Li Zhangyi, Master, Associate chief physician, Department of Stomatology, the Fifth Central Hospital of Tianjin, Tianjin 300450, China
Supported by:
the Science and Technology Foundation of Tianjin Health and Family Planning Commission, No. 2014KY23; the Science and Technology Foundation of Health and Family Planning Commission of Tianjin Binhai New Area, No. 2015BWKY003

摘要/Abstract

摘要：

文题释义：
组织相容性：是一组被称为人类白细胞抗原(HLA)的基因具有相同或足够相似的等位基因的特性。与整个器官、组织或干细胞移植有关的主题最相关。人类6号染色体6p21.3处每个HLA位点存在大量等位基因，这些基因是共显性表达的，意味着每个个体都表达每个遗传的等位基因，包括父系和母系，导致每个个体都有不同类型的MHC蛋白的混合物。一个人的HLA等位基因的相似或差异，以及MHC蛋白与另一个人的相似或不同，是使组织相容或不相容的原因。
牙髓干细胞：2000年GRONTHOS等发现一种与骨髓间充质干细胞有着相似的免疫表型及形成矿化结节能力的梭形成纤维状细胞。这类细胞可自我更新和多向分化，并有着较强的克隆能力，经过不同细胞因子的诱导，能够分化为脂肪、骨、软骨、肌肉、血管内皮、肝、神经等细胞系类型，在牙组织工程中具有重要研究价值。

背景：牙髓干细胞在适宜诱导条件下能够向牙本质分化，是牙齿组织工程的重要种子细胞。然而，以往所使用的诱导剂多为化学制剂，不利于体内应用。近来有报道称间充质干细胞能够顺材质硬度分化，这种由物理特性诱导的细胞分化研究报道较少。

目的：观察人源性乳牙牙髓干细胞在硬介质表面的延展特点及向牙本质分化潜能，为牙组织工程提供参考。

方法：原代分离培养和鉴定儿童自然脱落的乳牙牙髓干细胞；使用低熔点琼脂糖配制弹性模量为(9.12±0.94)，(27.18±3.55)，(59.37±4.05)和(86.45±5.33) kPa 4个梯度的固体凝胶基质，二维克隆形成实验和划痕实验检测第4代乳牙牙髓干细胞在上述硬基质表面的延展能力，Western blot方法检测牙本质基质蛋白1、牙本质磷蛋白、牙本质涎蛋白的表达。

结果与结论：当人乳牙牙髓干细胞接种于极低和低等硬度凝胶介质表面时，乳牙牙髓干细胞几乎均以边缘整齐的细胞克隆存在，很少见细胞平铺和延展现象；但是当将其接种于中等和高等硬度凝胶介质表面时，乳牙牙髓干细胞克隆边缘则表现出明显的平铺和延展，表现为细胞胞体变大，细胞边缘外伸明显。相似的现象也经细胞划痕实验所验证。人源性乳牙牙髓干细胞在中等和高等弹性模量介质表面培养时，表达较高水平的牙本质基质蛋白1、牙本质磷蛋白、牙本质涎蛋白。结果表明，人源性乳牙牙髓干细胞随着培养基质硬度的增加其延展性及成牙本质分化能力逐渐增强，为未来牙组织工程提供方法借鉴。

ORCID: 0000-0002-5640-4472(刘晓智)

中国组织工程研究杂志出版内容重点：干细胞；骨髓干细胞；造血干细胞；脂肪干细胞；肿瘤干细胞；胚胎干细胞；脐带脐血干细胞；干细胞诱导；干细胞分化；组织工程

关键词:

line-height:12pt, "> 牙髓干细胞, 牙本质, 细胞迁移, 细胞分化, 牙本质基质蛋白1, 牙本质磷蛋白, 牙本质涎蛋白

Abstract:

BACKGROUND: Dental pulp stem cells can differentiate into dentin under appropriate induction conditions, which are important seed cells in dental tissue engineering. However, the commonly used inducers are chemical agents, which are not available for in vivo application. Mesenchymal stem cells can differentiate with the material hardness, and the physical property-induced cell differentiation is little reported.

OBJECTIVE: To observe the extension characteristics and dentin differentiation potential of dental pulp stem cells from human deciduous teeth on the stiff matrix surface.

METHODS: Dental pulp stem cells from naturally shed deciduous teeth were isolated, cultured and identified. Four solid gel matrixes with elasticity modulus of (9.12±0.94), (27.18±3.55), (59.37±4.05) and (86.45±5.33) kPa were made using low melting point agarose. The extension ability of passage 4 dental pulp stem cells on the surface of the above solid matrixes was detected by two-dimensional clone formation and cell scratch tests. The protein expression levels of dentin matrix protein-1, dentin phosphoprotein and dentin sialoprotein were detected by western blot assay.

RESULTS AND CONCLUSION: Dental pulp stem cells from human deciduous teeth seeded on the gel matrix with extremely low and low hardness almost existed as cell clones with neat edges, and cell spreading and extension were rare. When seeded on the gel matrix with moderate and high hardness, the cloned edge of deciduous dental pulp stem cells spread and extended obviously. The cell body became large and the cell edge extended significantly. The cell scratch test revealed the similar phenomenon. When seeded on the gel matrix with moderate and high hardness, dental pulp stem cells from human deciduous teeth exhibited high expression levels of of dentin matrix protein-1, dentin phosphoprotein and dentin sialoprotein. In summary, with the increase of matrix hardness, the abilities of extension and differentiation into dentin of dental pulp stem cells from human deciduous teeth are increased gradually, which provides a method for dental tissue engineering.

Key words: dental pulp stem cells, dentin, cell metastasis, cell differentiation, dentin matrix protein-1, dentin phosphoprotein, dentin sialoprotein

中图分类号:

李章一, 刘凤婷, 黄建永, 苏小营, 王志兴, 郑全, 李艳霞, 刘晓智. 儿童乳牙牙髓干细胞顺硬度基质表面延展和向牙本质分化的潜能[J]. 中国组织工程研究, 2020, 24(13): 2005-2010.

Li Zhangyi, Liu Fengting, Huang Jianyong, Su Xiaoying, Wang Zhixing, Zheng Quan, Li Yanxia, Liu Xiaozhi. Extension and dentin differentiation potential of dental pulp stem cells from human deciduous teeth on the stiff matrix surface [J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2020, 24(13): 2005-2010.

图/表（结果） 6

2.1 乳牙牙髓干细胞的形态混合细胞接种后4 h可见少量细胞出现贴壁现象，见图1A；24 h可见细胞呈纺锤形或长梭形生长，72 h后可见细胞呈小集落生长现象，见图1B；随时间延长，细胞集落具有逐渐扩大生长趋势，8-12 d可见成片细胞呈铺路石样或巢样生长，见图1C；第14天可进行首次细胞传代，每四五天进行1次传代。

2.2 流式细胞术鉴定表面标记蛋白表达通过流式细胞术对第3代乳牙牙髓干细胞进行细胞标记物鉴定，结果显示CD29、CD90阳性表达率分别为96.17%，97.14%，而CD34、CD45的阳性表达率分别为4.01%，4.38%，见图2，符合间充质干细胞鉴定标准，且纯度高于95%，符合实验需求。

2.3 凝胶弹性模量测定结果 0.48%，1.92%，7.68%和30.72%4个梯度浓度琼脂糖凝胶对应的弹性模量分别为(9.12±0.94)，(27.18±3.55)，(59.37±4.05)和(86.45± 5.33) kPa，琼脂糖凝胶的弹性模量与其浓度间呈指数曲线关系，见图3。

2.4 二维细胞延展实验结果当乳牙牙髓干细胞培养在极低弹性模量[(9.12±0.94) kPa]和低弹性模量[(27.18± 3.55) kPa]凝胶表面时，其克隆球边缘几乎很少见到细胞延展现象；随着凝胶弹性模量增加，克隆球边缘细胞延展现象逐渐增加；当乳牙牙髓干细胞培养在高弹性模量[(86.45±5.33) kPa]凝胶表面时，其克隆球边缘可见到大量细胞延展现象，表现为细胞二维面积变大，细胞长轴变长，见图4。

2.5 细胞划痕实验结果乳牙牙髓干细胞在极低弹性模量凝胶表面时，其迁移距离较短，仅为(17.41±5.11) μm；在低弹性模量凝胶表面时，其迁移距离为(21.37±3.35) μm；在中等弹性模量凝胶表面时，其迁移距离为(27.57± 5.47) μm；在高弹性模量凝胶表面时，其迁移距离为(36.06±5.39) μm，见图5。4组间比较差异有显著性意义 (P=0.012 < 0.05)。

2.6 Western blot检测成牙本质细胞标记蛋白的表达乳牙牙髓干细胞在低弹性模量凝胶表面时，没有成牙本质细胞标记蛋白(牙本质基质蛋白1、牙本质涎蛋白和牙本质磷蛋白)的表达；当将其培养于中等弹性模量凝胶基质表面时，开始有一定水平的成牙本质细胞标记蛋白(牙本质基质蛋白1、牙本质涎蛋白和牙本质磷蛋白)的表达；当将其培养于高弹性模量凝胶基质表面时，则表达较高水平的成牙本质细胞标记蛋白(牙本质基质蛋白1、牙本质涎蛋白和牙本质磷蛋白)，见图6。

参考文献

[1] WILLIAMS AR, HARE JM. Mesenchymal stem cells: biology, pathophysiology, translational findings, and therapeutic implications for cardiac disease. Circ Res. 2011;109(8): 923-940.
[2] UCCELLI A, MORETTA L, PISTOIA V. Mesenchymal stem cells in health and disease. Nat Rev Immunol. 2008;8(9): 726-736.
[3] KUO CK, TUAN RS. Tissue engineering with mesenchymal stem cells. IEEE Eng Med Biol Mag. 2003;22(5):51-56.
[4] ZHANG YD, CHEN Z, SONG YQ, et al. Making a tooth: growth factors, transcription factors, and stem cells. Cell Res. 2005;15(5):301-316.
[5] VICTOR AK, REITER LT. Dental pulp stem cells for the study of neurogenetic disorders. Hum Mol Genet. 2017;26(R2): R166-R171.
[6] WANG X, WU TT, JIANG L, et al. Deferoxamine-Induced Migration and Odontoblast Differentiation via ROS-Dependent Autophagy in Dental Pulp Stem Cells. Cell Physiol Biochem. 2017;43(6):2535-2547.
[7] HASTURK O, ERMIS M, DEMIRCI U, et al. Square prism micropillars on poly(methyl methacrylate) surfaces modulate the morphology and differentiation of human dental pulp mesenchymal stem cells. Colloids Surf B Biointerfaces. 2019; 178:44-55.
[8] OSATHANON T, SAWANGMAKE C, NOWWAROTE N, et al. Neurogenic differentiation of human dental pulp stem cells using different induction protocols. Oral Dis. 2014;20(4): 352-358.
[9] KRIFKA S, SPAGNUOLO G, SCHMALZ G, et al. A review of adaptive mechanisms in cell responses towards oxidative stress caused by dental resin monomers. Biomaterials. 2013; 34(19):4555-4563.
[10] NUTI N, CORALLO C, CHAN BM, et al. Multipotent Differentiation of Human Dental Pulp Stem Cells: a Literature Review. Stem Cell Rev Rep. 2016;12(5):511-523.
[11] MAO AS, SHIN JW, MOONEY DJ. Effects of substrate stiffness and cell-cell contact on mesenchymal stem cell differentiation. Biomaterials. 2016;98:184-191.
[12] LIN X, SHI Y, CAO Y, et al. Recent progress in stem cell differentiation directed by material and mechanical cues. Biomed Mater. 2016;11(1):014109.
[13] JIANG L, SUN Z, CHEN X, et al. Cells Sensing Mechanical Cues: Stiffness Influences the Lifetime of Cell-Extracellular Matrix Interactions by Affecting the Loading Rate. ACS Nano. 2016;10(1):207-217.
[14] TSE JR, ENGLER AJ. Stiffness gradients mimicking in vivo tissue variation regulate mesenchymal stem cell fate. PLoS One. 2011;6(1):e15978.
[15] 刘晓智,刘振林,姜忠敏,等.不同物理密度介质诱导干细胞表达多种组织细胞标记蛋白[J].中华实验外科杂志,2012,29(2):341.
[16] 刘晓智.蛋白质SUMO化修饰在低温与高热应激条件下的细胞保护功能研究[D].天津:天津医科大学,2017.
[17] GRAZIANO A, D'AQUINO R, LAINO G, et al. Dental pulp stem cells: a promising tool for bone regeneration. Stem Cell Rev. 2008;4(1):21-26.
[18] GU L, SHAN T, MA YX, et al. Novel Biomedical Applications of Crosslinked Collagen. Trends Biotechnol. 2019;37(5): 464-491.
[19] SULIMAN S, MUSTAFA K, KRUEGER A, et al. Nanodiamond modified copolymer scaffolds affects tumour progression of early neoplastic oral keratinocytes. Biomaterials. 2016;95: 11-21.
[20] LI G, ZHOU T, LIN S, et al. Nanomaterials for Craniofacial and Dental Tissue Engineering. J Dent Res. 2017;96(7):725-732.
[21] TAN J, XU X, LIN J, et al. Dental Stem Cell in Tooth Development and Advances of Adult Dental Stem Cell in Regenerative Therapies. Curr Stem Cell Res Ther. 2015; 10(5): 375-383.
[22] BIANCO P."Mesenchymal" stem cells. Annu Rev Cell Dev Biol. 2014;30:677-704.
[23] ANKRUM JA, ONG JF, KARP JM. Mesenchymal stem cells: immune evasive, not immune privileged. Nat Biotechnol. 2014;32(3):252-260.
[24] UCCELLI A, MORETTA L, PISTOIA V. Mesenchymal stem cells in health and disease. Nat Rev Immunol. 2008;8(9): 726-736.
[25] FIORE EJ, DOMÍNGUEZ LM, BAYO J, et al. Taking advantage of the potential of mesenchymal stromal cells in liver regeneration: Cells and extracellular vesicles as therapeutic strategies. World J Gastroenterol. 2018;24(23): 2427-2440.
[26] MURAKAMI M, HAYASHI Y, IOHARA K, et al. Trophic Effects and Regenerative Potential of Mobilized Mesenchymal Stem Cells From Bone Marrow and Adipose Tissue as Alternative Cell Sources for Pulp/Dentin Regeneration. Cell Transplant. 2015;24(9):1753-1765.
[27] ZHANG W, YANG G, WANG X, et al. Magnetically Controlled Growth-Factor-Immobilized Multilayer Cell Sheets for Complex Tissue Regeneration. Adv Mater. 2017;29(43): 1703795.
[28] VINING KH, SCHERBA JC, BEVER AM, et al. Synthetic Light-Curable Polymeric Materials Provide a Supportive Niche for Dental Pulp Stem Cells. Adv Mater. 2018;30(4).
[29] BOTELHO J, CAVACAS MA, MACHADO V, et al. Dental stem cells: recent progresses in tissue engineering and regenerative medicine. Ann Med. 2017;49(8):644-651.
[30] XUAN K, LI B, GUO H, et al. Deciduous autologous tooth stem cells regenerate dental pulp after implantation into injured teeth. Sci Transl Med. 2018;10(455):eaaf3227.

引言

材料方法

1.1 设计细胞学体外实验。

1.2 时间及地点实验于2017年10月至2018年12月在天津市第五中心医院中心实验室完成。

1.3 材料 2017年6月至2017年9月天津市第五中心医院口腔科收治的5-7岁儿童自然脱落的乳牙7例(经家属知情同意开展相关研究)；DMEM培养基、胎牛血清、胰蛋白酶(美国Gibco公司)；低熔点琼脂糖(北京中山公司)；异硫氰酸荧光素(Fluorescein fluorescein，FITC)标记的抗人CD29、CD34、CD45和CD90抗体，兔抗人牙本质基质蛋白1(dentin matrix protein 1，DMP1)、牙本质磷蛋白(dentin phosphoprotein，DPP)和牙本质涎蛋白(dentin sialoprotein，DSP)抗体(美国Abcam公司)；流式细胞检测由国家纳米技术与工程研究院完成。

1.4 实验方法

1.4.1 乳牙牙髓干细胞提取、培养与鉴定所有乳牙在脱落前无牙髓、牙冠及牙龈性炎症，用4 ℃预冷的含有1%青/链霉素双抗的PBS浸洗3次，每次5 min；置于无菌超净台上，使用无菌手术器械将牙髓组织充分暴露、剥离取出，无菌眼科剪剪成约1 mm×1 mm×1 mm的立方组织块，用Ⅰ型胶原酶于37 ℃充分消化约10 min，轻柔吹打、离散组织团块，1 000 r/min离心5 min，PBS重悬后再次离心终止消化，1 000 r/min离心5 min，弃上清，用含体积分数为10%胎牛血清的DMEM培养液重悬，调整细胞密度为5×10⁵/孔。将上述细胞悬液接种于6孔板，37 ℃、体积分数为5%CO₂条件下培养，每3 d半量换液，弃去未贴壁细胞，当细胞融合至85%-90%，按1∶2比例进行传代。流式细胞仪检测第3代乳牙牙髓干细胞CD29、CD34、CD45和CD90表面标记蛋白的表达，具体方法参见文献[16]，上述CD29、CD34、CD45和CD90抗体稀释度分别为1∶200、1∶250、1∶100和1∶200。

1.4.2 凝胶基质的配制及弹性模量的测定取10 mL含体积分数为10%胎牛血清的DMEM培养基分别加入3.072，0.768，0.192，0.048 g低熔点琼脂糖，充分混匀，配制成30.72%、7.68%、1.92%和0.48% 4种硬度梯度凝胶基质，储存备用。使用前酒精灯加温融化至液态再冷却至37-39 ℃后凝固，测定凝胶弹性模量。由北京大学力学与工程科学系完成弹性模量的测定。

1.4.3 二维克隆形成实验在6孔板中预先铺置上述4种硬度梯度的凝胶基质，将培养至第4代的乳牙牙髓干细胞经胰酶充分消化及机械吹打至单细胞悬液，以每孔50-100个细胞密度分别接种于上述4种凝胶基质表面，于第7天在倒置显微镜下观察细胞团块向边缘延展情况。

1.4.4 细胞划痕实验同样方式在6孔板中制备4种硬度梯度的凝胶基质，将第4代乳牙牙髓干细胞接种于凝胶基质表面，待细胞融合度达90%时，使用10 μL枪头尖端进行细胞划痕实验，于倒置显微镜下测量并记录，划痕两侧细胞初始距离为S0，72 h后再测量两侧细胞间距离为S1，实际细胞迁移距离即为S0-S1。

1.4.5 Western blot实验将第4代乳牙牙髓干细胞接种于4种硬度梯度的凝胶基质表面，培养72 h后以0.25%胰酶消化，加入RIPA裂解液进行细胞总蛋白的提取，Bradford 法对蛋白定量并调整统一浓度后进行电泳(选用8%分离胶)，冰浴湿转法电压120 V条件下转膜60 min，5%脱脂奶粉(TBST配制)封闭60 min，兔抗人牙本质基质蛋白1 (1∶2 000)、牙本质涎蛋白(1∶500)和牙本质磷蛋白抗体(1∶400)4 ℃水平摇床孵育过夜，次日TBST清洗10 min，共3次，二抗(1∶500)孵育1 h，TBST清洗10 min，共3次，超信号蛋白检测试剂盒按1∶1比例配制，避光条件下孵育3-5 min，凝胶成像系统扫描灰度值，以β-actin为内参，采用Quantity One软件根据灰度值进行定量分析。

1.5 主要观察指标 ①原代培养的乳牙牙髓干细胞形态；②乳牙牙髓干细胞表面标记蛋白CD29、CD34、CD45、CD90的表达；③乳牙牙髓干细胞在梯度硬度凝胶表面的克隆成球能力；④乳牙牙髓干细胞在梯度硬度凝胶表面的迁移距离；⑤梯度硬度凝胶表面成牙本质细胞标记蛋白的表达。

1.6 统计学分析采用SPSS 13.0统计软件进行分析，计量资料以x(_)±s表示，两组间数据比较采用t 检验，多组间数据比较采用χ²检验，P < 0.05为差异有显著性意义。

讨论

应用于牙组织工程的理想种子细胞应具备易于向牙本质分化^[17]、无或低免疫原性^[18]、无致瘤性^[19]，具有天然的组织贴附和延展性以及良好的组织相容性等特点^[20-21]。传统的骨髓、脂肪和脐带源性间充质干细胞虽然具有一定的成牙本质分化潜能，但其诱导方法复杂，诱导剂多采用毒副作用较大的化学性制剂^[22-24]，且最终分化为牙本质的细胞仅停留在特定标志性蛋白的表达，而无真正意义上的功能执行能力^[25-26]。乳牙牙髓干细胞是一种可取材于临床拔除的废弃牙髓组织，特别是儿童时期自然脱落的乳牙牙髓组织存在天然牙本质前体细胞^[27-28]。理论上来自于儿童期自然脱落的乳牙牙髓干细胞可于超低温情况下保存数十年之久，从根本上避免了伦理学限制，自体移植后几乎无免疫原性，成为储存者终身受益的潜在保障^[29-30]。因此，能否寻找到一种全新的诱导方式，使其降低甚至避免化学诱导剂高毒副作用的同时兼具良好的牙体组织延展性和组织相容性意义非常。

作者在前期工作中利用低熔点琼脂糖与DMEM培养基按不同比例混合，配制成具有不同弹性模量的培养基质，弹性模量介于0.1-1 kPa之间可模拟脑组织弹性模量，介于8-17 kPa之间可模拟平滑肌组织，弹性模量介于25-40 kPa之间可模拟筋膜组织，弹性模量介于50-75kPa之间可模拟软骨组织，弹性模量介于75-100 kPa之间可模拟骨组织，研究在上述密度基质中脐带间充质干细胞的细胞分化特征。结果发现，脐带间充质干细胞具有明显的顺培养基质硬度分化的特点，即在相似硬度的介质表面脐带间充质干细胞能够分别表达脑、平滑肌、筋膜、软骨和骨组织特征性标志蛋白^[12]。因此作者推测人源性乳牙牙髓干细胞可能具有相类似的顺培养基质硬度分化的特性。如果该推论成立，将能够极大地拓展牙组织工程领域的相关研究；该研究针对人源性乳牙牙髓干细胞在不同弹性模具中展开研究，得出了相似的结论。

该研究首先成功从儿童自然脱落的乳牙牙髓中提取得到乳牙牙髓干细胞，经流式细胞术鉴定第4代细胞为高纯度(>95%)的乳牙牙髓干细胞，然后构建了4个弹性模量梯度的凝胶基质，分别代表极低硬度、低等硬度、中等硬度和高等硬度4种介质。当将人乳牙牙髓干细胞接种于极低和低等硬度凝胶介质表面时，乳牙牙髓干细胞几乎均以边缘整齐的细胞克隆存在，很少见细胞平铺和延展现象；但是当将其接种于中等和高等硬度凝胶介质表面时，乳牙牙髓干细胞克隆边缘则表现出明显的平铺和延展，表现为细胞胞体变大，细胞边缘外伸明显。相似的现象也经细胞划痕实验所验证。上述结果提示，人源性乳牙牙髓干细胞在上述中等、高等弹性介质中具有良好的组织贴附性和组织相容性。

该研究检测了在不同硬度介质表面贴附后人源性乳牙牙髓干细胞向成牙本质细胞分化的潜能。结果发现，乳牙牙髓干细胞在极低和低等硬度凝胶介质表面时几乎不表达牙本质细胞标记蛋白(牙本质基质蛋白1、牙本质涎蛋白和牙本质磷蛋白)；但当其被接种于中等硬度，特别是高等硬度的凝胶介质表面时，人乳牙牙髓干细胞开始表达较高水平的牙本质细胞标记蛋白。该结果提示，人源性乳牙牙髓干细胞具有天然的顺贴附介质硬度分化的特性，而这一特性可以有效避免传统化学诱导剂的致毒性和致畸性。

总之，该研究发现了人源性乳牙牙髓干细胞在7.68%、30.72%浓度的低熔点琼脂糖胶制成的中等和高等弹性模量介质[弹性模量分别为(59.37±4.05) kPa和(86.45± 5.33) kPa]表面培养时，具有良好的组织贴附性和组织相容性，并且具有向成牙本质细胞分化的潜能，这些特质使得基于材料学的牙组织工程研究有了新的发展方向和突破，有望在未来口腔组织工程中发挥重要作用。

儿童乳牙牙髓干细胞顺硬度基质表面延展和向牙本质分化的潜能

Extension and dentin differentiation potential of dental pulp stem cells from human deciduous teeth on the stiff matrix surface

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表（结果） 6

参考文献

相关文章 15

引言

材料方法

讨论

文章快阅

延伸阅读

编辑推荐

Metrics

本文评价

[1]	李偲, 赵婷, 谭戈, 郑雨林, 张若男, 吴艳, 唐俊明. 血小板源生长因子BB可促进骨骼肌成肌细胞增殖、分化与迁移[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(7): 1050-1055.
[2]	唐小凯, 李伟明. Nel样分子1型蛋白在脊柱融合术后促进骨性融合的作用与机制[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(24): 3914-3920.
[3]	周武, 王彬娉, 王雅雯, 程亚楠, 黄谢山. 转化生长因子β和骨形成蛋白2联合诱导小鼠成骨细胞系MC3T3-E1细胞的增殖与分化[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(23): 3630-3635.
[4]	赵彬彬, 仲维剑, 马国武, 李永奇, 王宁. 三种不同骨移植材料成骨效果的比较[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(10): 1507-1510.
[5]	周祺, 高益, 魏康, 黎俊, 徐建达, 蒋阳, 瞿玉兴. 全膝关节置换治疗类风湿关节炎：关节功能及相关生化指标的变化[J]. 中国组织工程研究, 2020, 24(9): 1337-1341.
[6]	曹旭含, 白子兴, 孙承颐, 李晏乐, 孙卫东. 机器人在骨科手术中应用的可靠性与提升空间[J]. 中国组织工程研究, 2020, 24(9): 1416-1421.
[7]	陈强, 卓鸿武, 夏天, 叶哲伟. 不同质量浓度异烟肼对体外培养乳鼠成骨细胞的毒性作用[J]. 中国组织工程研究, 2020, 24(8): 1162-1167.
[8]	占龙, 孟农钦, 农桔安, 李小峰, 杨渊, 余雪. 原儿茶酸可减轻退变软骨细胞的损伤[J]. 中国组织工程研究, 2020, 24(8): 1149-1154.
[9]	陈铁柱, 王宁科, 李晓声. 腰痹舒干预腰椎间盘退变模型兔髓核组织水通道蛋白1、水通道蛋白3的表达[J]. 中国组织工程研究, 2020, 24(8): 1168-1173.
[10]	许国峰, 李学斌, 唐一钒, 赵寅, 周盛源, 陈雄生, 贾连顺. 人黄韧带细胞骨化发生过程中的自噬[J]. 中国组织工程研究, 2020, 24(8): 1174-1181.
[11]	张方新, 康朋, 王起腾, 张晓, 刘伟, 杨红涛, 艾尔肯•阿木冬. 腰椎肥厚黄韧带中细胞凋亡及凋亡因子caspase-3、fas、p53的表达[J]. 中国组织工程研究, 2020, 24(8): 1195-1199.
[12]	高扬, 白胜超, 陈圣菊, 王瑞元, 李俊平. 运动诱导骨骼肌损伤对结蛋白聚集体的影响[J]. 中国组织工程研究, 2020, 24(8): 1243-1248.
[13]	乔钰淇, 富荣昌, 章立红. 沙疗对不同狭窄程度股动脉分叉管血流脉动动力学影响[J]. 中国组织工程研究, 2020, 24(8): 1218-1224.
[14]	许诺, 曹蓁, 李晓杰, 史春. MiR-21可调控牙周炎破骨细胞的增殖[J]. 中国组织工程研究, 2020, 24(8): 1225-1230.
[15]	修一平, 张丽艳, 钱学义, 李妍, 李万同. 自体富血小板血浆修复慢性难愈性创面的作用：回顾性研究和文献检索证据分析[J]. 中国组织工程研究, 2020, 24(8): 1231-1237.