富血小板血漿對牙周膜干細(xì)胞膜片生物活性的多維度探究:機(jī)制與應(yīng)用展望_第1頁
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富血小板血漿對牙周膜干細(xì)胞膜片生物活性的多維度探究:機(jī)制與應(yīng)用展望一、引言1.1研究背景與意義牙周疾病是一類常見的口腔疾病,其主要特征為牙周組織的炎癥和破壞。據(jù)統(tǒng)計,全球范圍內(nèi)牙周病的患病率極高,在我國,根據(jù)第四次全國口腔健康流行病學(xué)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示,35-44歲的中年組居民中,牙周健康率僅為9.1%,55-63歲的老年組居民中,牙周健康率更是低至5%。牙周病不僅會導(dǎo)致牙齒松動、脫落,嚴(yán)重影響患者的口腔咀嚼功能和美觀,還與心血管疾病、糖尿病等全身性疾病存在密切關(guān)聯(lián),對患者的全身健康造成威脅。如牙周致病菌及其毒力因子、牙周局部炎癥介質(zhì)等可通過破潰的牙周袋內(nèi)壁進(jìn)入血液循環(huán),播散至全身多個組織器官,引起低水平的系統(tǒng)性炎癥;牙周致病菌也可能隨著唾液一起進(jìn)入腸道,誘導(dǎo)腸道菌群失調(diào)和腸道的低水平炎癥,從而加重系統(tǒng)性炎癥。目前,臨床上針對牙周病的治療方法主要包括牙周基礎(chǔ)治療、手術(shù)治療等。傳統(tǒng)的牙周治療方法如齦上潔治、齦下刮治、根面平整及手術(shù)治療多以形成長結(jié)合上皮為主要愈合方式,較少獲得真正的牙周組織再生。其他再生治療方法如植骨術(shù)、引導(dǎo)組織再生術(shù)等盡管可獲得不同程度的牙周新附著,但尚不能實現(xiàn)理想的牙周組織再生,難以完全恢復(fù)牙周組織的正常結(jié)構(gòu)和功能。因此,尋找一種更為有效的促進(jìn)牙周組織再生的治療方法成為口腔醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的研究熱點。隨著組織工程和干細(xì)胞技術(shù)的發(fā)展,利用干細(xì)胞進(jìn)行牙周組織再生治療展現(xiàn)出了廣闊的應(yīng)用前景。牙周膜干細(xì)胞(PeriodontalLigamentStemCells,PDLSCs)作為一種來源于牙周膜的成體干細(xì)胞,具有自我更新和多向分化的潛能,能夠分化為成骨細(xì)胞、成牙骨質(zhì)細(xì)胞和牙周膜成纖維細(xì)胞等,在牙周組織的修復(fù)和再生中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。將PDLSCs制備成細(xì)胞膜片(PDLSC-sheet),這種細(xì)胞膜片技術(shù)是一種無需支架的細(xì)胞移植方法,可無創(chuàng)性地獲取細(xì)胞,避免了酶消化對細(xì)胞生物學(xué)功能的損傷,不僅保留了完整的細(xì)胞外基質(zhì)(ExtracellularMatrix,ECM),同時還保留了重要離子通道和生長因子受體等,可以促進(jìn)細(xì)胞間及細(xì)胞與胞外基質(zhì)間的相互作用,為牙周組織再生提供了新的策略。富血小板血漿(Platelet-RichPlasma,PRP)是通過離心的方法從自體全血中提取出來的富含血小板的血漿。PRP中含有多種生長因子,如血小板衍生生長因子(PDGF)、轉(zhuǎn)化生長因子-β(TGF-β)、血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)、表皮生長因子(EGF)等。這些生長因子在細(xì)胞的增殖、分化、遷移以及組織的修復(fù)和再生過程中發(fā)揮著重要的調(diào)節(jié)作用。在牙周組織再生領(lǐng)域,PRP能夠促進(jìn)牙周膜細(xì)胞、成骨細(xì)胞等的增殖和分化,加速牙周組織的修復(fù)和再生。已有研究表明,PRP與牙周膜干細(xì)胞聯(lián)合應(yīng)用,可協(xié)同促進(jìn)牙周組織的再生。因此,深入研究PRP對PDLSC-sheet生物活性的影響,對于揭示牙周組織再生的分子機(jī)制,優(yōu)化牙周組織再生治療方案具有重要的理論和實際意義。一方面,從理論角度來看,有助于進(jìn)一步明確PRP與PDLSC-sheet之間的相互作用機(jī)制,豐富牙周組織再生的理論體系;另一方面,在實際應(yīng)用中,為開發(fā)更加有效的牙周組織再生治療方法提供實驗依據(jù),有望提高牙周病的治療效果,改善患者的口腔健康和生活質(zhì)量。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1PRP在牙周組織再生中的研究進(jìn)展PRP在牙周組織再生領(lǐng)域的研究由來已久,且成果豐碩。早在20世紀(jì)90年代,就有學(xué)者開始探索PRP在口腔醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用潛力。隨著研究的深入,發(fā)現(xiàn)PRP富含多種生長因子,這些生長因子在牙周組織再生過程中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。在國外,眾多研究圍繞PRP對牙周細(xì)胞的作用展開。有研究表明,PRP能夠顯著促進(jìn)牙周膜細(xì)胞的增殖。將不同濃度的PRP添加到牙周膜細(xì)胞培養(yǎng)液中,通過細(xì)胞計數(shù)法和CCK-8法檢測發(fā)現(xiàn),與對照組相比,實驗組牙周膜細(xì)胞的數(shù)量明顯增加,且在一定濃度范圍內(nèi),隨著PRP濃度的升高,細(xì)胞增殖效果越顯著。同時,PRP還能促進(jìn)牙周膜細(xì)胞向成骨細(xì)胞方向分化。通過檢測成骨相關(guān)標(biāo)志物如堿性磷酸酶(ALP)、骨鈣素(OCN)等的表達(dá)水平,發(fā)現(xiàn)經(jīng)PRP處理后的牙周膜細(xì)胞,這些標(biāo)志物的表達(dá)顯著上調(diào),說明PRP能夠誘導(dǎo)牙周膜細(xì)胞向成骨細(xì)胞分化,進(jìn)而促進(jìn)牙槽骨的再生。在牙周組織再生的動物實驗中,也取得了良好的效果。將PRP與骨移植材料聯(lián)合應(yīng)用于大鼠牙周骨缺損模型,結(jié)果顯示,與單純使用骨移植材料相比,聯(lián)合應(yīng)用PRP的實驗組骨缺損修復(fù)效果更佳,新骨形成量明顯增加,牙周組織的結(jié)構(gòu)和功能得到更好的恢復(fù)。此外,在臨床研究方面,一些小型臨床試驗也證實了PRP在牙周治療中的有效性。將PRP應(yīng)用于牙周炎患者的翻瓣手術(shù)中,術(shù)后隨訪發(fā)現(xiàn),患者的牙周袋深度明顯減小,臨床附著水平顯著增加,牙齦炎癥得到有效控制。國內(nèi)的研究也取得了重要進(jìn)展。有研究團(tuán)隊從分子機(jī)制層面深入探討了PRP促進(jìn)牙周組織再生的作用機(jī)制,發(fā)現(xiàn)PRP中的生長因子可以通過激活細(xì)胞內(nèi)的相關(guān)信號通路,如絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)信號通路、磷脂酰肌醇-3激酶/蛋白激酶B(PI3K/Akt)信號通路等,來調(diào)控牙周膜細(xì)胞的增殖、分化和遷移等生物學(xué)行為。在臨床應(yīng)用方面,國內(nèi)也開展了多項關(guān)于PRP聯(lián)合其他治療方法的研究。有研究將PRP與引導(dǎo)組織再生術(shù)(GTR)聯(lián)合應(yīng)用于牙周病患者的治療,結(jié)果顯示,該聯(lián)合治療方法能夠顯著提高牙周組織的再生效果,優(yōu)于單獨(dú)使用GTR治療。盡管PRP在牙周組織再生方面取得了一定的成果,但仍存在一些問題。例如,PRP的制備方法目前尚未統(tǒng)一,不同的制備方法可能導(dǎo)致PRP中生長因子的濃度和活性存在差異,從而影響其治療效果。此外,PRP中生長因子的釋放模式難以精確控制,如何實現(xiàn)生長因子的持續(xù)、穩(wěn)定釋放,以更好地促進(jìn)牙周組織的再生,也是當(dāng)前研究需要解決的問題之一。1.2.2PDLSC-sheet在牙周組織再生中的研究進(jìn)展PDLSC-sheet作為一種新興的牙周組織再生策略,近年來受到了廣泛關(guān)注。國外學(xué)者在PDLSC-sheet的制備和應(yīng)用方面進(jìn)行了大量研究。在制備技術(shù)上,利用溫度敏感性培養(yǎng)皿法,通過控制溫度變化,成功獲取了完整的PDLSC-sheet,這種方法避免了酶消化對細(xì)胞的損傷,保留了細(xì)胞外基質(zhì)和細(xì)胞表面的重要蛋白及受體。通過維生素C連續(xù)誘導(dǎo)法,在普通培養(yǎng)皿中培養(yǎng)PDLSCs,經(jīng)過一段時間的連續(xù)培養(yǎng)和仔細(xì)分離,也能夠獲得具有一定厚度和機(jī)械性能的PDLSC-sheet。在牙周組織再生的應(yīng)用研究中,將PDLSC-sheet移植到動物牙周缺損模型中,取得了令人矚目的成果。將PDLSC-sheet移植到裸鼠牙周骨缺損部位,經(jīng)過一段時間的觀察發(fā)現(xiàn),PDLSC-sheet能夠在缺損部位存活并分化,促進(jìn)牙周組織的再生,形成新的牙骨質(zhì)、牙周膜和牙槽骨結(jié)構(gòu),且再生組織的形態(tài)和功能與正常牙周組織相似。在小型豬牙周缺損模型中,同樣證實了PDLSC-sheet能夠有效促進(jìn)牙周組織的再生,提高牙周組織的修復(fù)質(zhì)量。國內(nèi)的研究也在不斷深入。有研究團(tuán)隊對PDLSC-sheet的構(gòu)建方法進(jìn)行了優(yōu)化,通過改進(jìn)培養(yǎng)條件和細(xì)胞接種密度等參數(shù),提高了PDLSC-sheet的質(zhì)量和穩(wěn)定性。在機(jī)制研究方面,國內(nèi)學(xué)者通過轉(zhuǎn)錄組測序等技術(shù)手段,深入探究了PDLSC-sheet在牙周組織再生過程中的分子調(diào)控機(jī)制,發(fā)現(xiàn)PDLSC-sheet中的細(xì)胞外基質(zhì)成分和細(xì)胞間相互作用能夠激活一系列與牙周組織再生相關(guān)的基因和信號通路,如Wnt/β-catenin信號通路、骨形態(tài)發(fā)生蛋白(BMP)信號通路等,從而促進(jìn)牙周組織的再生。然而,PDLSC-sheet在臨床應(yīng)用中仍面臨一些挑戰(zhàn)。PDLSC-sheet的大規(guī)模制備技術(shù)尚不成熟,難以滿足臨床大量需求。PDLSC-sheet的保存和運(yùn)輸條件較為苛刻,需要低溫、無菌等特殊環(huán)境,這在一定程度上限制了其臨床應(yīng)用范圍。此外,PDLSC-sheet與宿主組織的整合機(jī)制還不完全清楚,如何提高PDLSC-sheet與宿主牙周組織的整合效率,促進(jìn)其更好地發(fā)揮再生作用,也是亟待解決的問題。綜合來看,目前PRP和PDLSC-sheet在牙周組織再生領(lǐng)域都展現(xiàn)出了一定的潛力,但也都存在各自的問題和局限性。PRP中生長因子的釋放調(diào)控以及制備方法的標(biāo)準(zhǔn)化,PDLSC-sheet的大規(guī)模制備、保存運(yùn)輸和與宿主組織的整合等問題,都需要進(jìn)一步深入研究。而探究PRP對PDLSC-sheet生物活性的影響,有望為解決這些問題提供新的思路和方法,從而優(yōu)化牙周組織再生治療方案,提高牙周病的治療效果。因此,開展本研究具有重要的必要性和迫切性。1.3研究目的與內(nèi)容1.3.1研究目的本研究旨在深入探究富血小板血漿(PRP)對牙周膜干細(xì)胞膜片(PDLSC-sheet)生物活性的影響,明確PRP在PDLSC-sheet介導(dǎo)的牙周組織再生過程中的作用機(jī)制,為臨床應(yīng)用PDLSC-sheet聯(lián)合PRP治療牙周病提供堅實的實驗依據(jù)和理論基礎(chǔ),以提高牙周病的治療效果,促進(jìn)牙周組織的再生和修復(fù)。具體而言,本研究擬解決以下關(guān)鍵科學(xué)問題:一是PRP如何影響PDLSC-sheet的細(xì)胞增殖、分化和遷移能力;二是PRP對PDLSC-sheet中細(xì)胞外基質(zhì)合成和降解的調(diào)控機(jī)制;三是PRP與PDLSC-sheet聯(lián)合應(yīng)用在體內(nèi)牙周組織再生模型中的效果及作用機(jī)制。通過對這些問題的研究,期望能夠為牙周病的治療開辟新的途徑,提升患者的口腔健康水平和生活質(zhì)量。1.3.2研究內(nèi)容PRP和PDLSC-sheet的制備:PRP的制備:采用兩步離心法從健康志愿者的外周血中提取PRP。具體操作如下,采集志愿者外周靜脈血,置于含有抗凝劑的離心管中,以1500r/min的轉(zhuǎn)速離心10min,使血液分層,分離出上層富含血小板的血漿,將其轉(zhuǎn)移至新的離心管中,再以3000r/min的轉(zhuǎn)速離心15min,使血小板沉淀,棄去上清液,保留血小板沉淀,加入適量的生理鹽水重懸血小板,制備成PRP。通過酶聯(lián)免疫吸附法(ELISA)檢測PRP中血小板衍生生長因子(PDGF)、轉(zhuǎn)化生長因子-β(TGF-β)、血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)等生長因子的濃度,確保PRP的質(zhì)量和活性。PDLSC-sheet的制備:從因正畸拔除的健康前磨牙中獲取牙周膜組織,采用組織塊法聯(lián)合酶消化法分離培養(yǎng)PDLSCs。將牙周膜組織剪成約1mm3大小的組織塊,接種于含有α-MEM培養(yǎng)基(添加10%胎牛血清、1%雙抗)的培養(yǎng)瓶中,置于37℃、5%CO?的培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。待組織塊周圍爬出細(xì)胞后,棄去組織塊,繼續(xù)培養(yǎng)細(xì)胞。當(dāng)細(xì)胞融合度達(dá)到80%-90%時,用0.25%胰蛋白酶消化傳代。取第3-5代PDLSCs,接種于預(yù)先包被有Ⅰ型膠原的溫度敏感性培養(yǎng)皿中,加入含50μg/mL維生素C的α-MEM培養(yǎng)基進(jìn)行培養(yǎng)。待細(xì)胞融合度達(dá)到90%以上時,將培養(yǎng)皿置于20℃環(huán)境中孵育30min,使細(xì)胞從培養(yǎng)皿表面脫落,形成PDLSC-sheet。PRP對PDLSC-sheet細(xì)胞增殖、分化和遷移能力的影響:細(xì)胞增殖能力檢測:將PDLSC-sheet分別置于含有不同濃度PRP(0%、5%、10%、20%)的α-MEM培養(yǎng)基中培養(yǎng),在培養(yǎng)的第1、3、5、7天,采用CCK-8法檢測細(xì)胞增殖情況。具體操作如下,每孔加入10μLCCK-8試劑,繼續(xù)孵育2-4h,用酶標(biāo)儀在450nm波長處檢測吸光度值(OD值),以O(shè)D值表示細(xì)胞增殖能力。同時,通過EdU染色實驗進(jìn)一步直觀地觀察細(xì)胞的增殖情況,將PDLSC-sheet培養(yǎng)于含有EdU的培養(yǎng)基中,按照試劑盒說明書進(jìn)行染色,在熒光顯微鏡下觀察EdU陽性細(xì)胞的數(shù)量,計算細(xì)胞增殖率。細(xì)胞分化能力檢測:誘導(dǎo)PDLSC-sheet向成骨細(xì)胞方向分化,在含有不同濃度PRP的成骨誘導(dǎo)培養(yǎng)基(α-MEM培養(yǎng)基添加10%胎牛血清、1%雙抗、10mmol/Lβ-甘油磷酸鈉、50μg/mL維生素C、1×10??mol/L地塞米松)中培養(yǎng)21天。在培養(yǎng)的第7、14、21天,采用堿性磷酸酶(ALP)活性檢測試劑盒檢測細(xì)胞的ALP活性,以p-硝基苯磷酸二鈉(pNPP)為底物,在酶標(biāo)儀405nm波長處檢測吸光度值,計算ALP活性。通過茜素紅染色檢測細(xì)胞的礦化結(jié)節(jié)形成情況,將培養(yǎng)21天的PDLSC-sheet用4%多聚甲醛固定,然后用茜素紅染液染色,在顯微鏡下觀察礦化結(jié)節(jié)的數(shù)量和面積。此外,通過實時熒光定量PCR(qRT-PCR)和蛋白質(zhì)免疫印跡法(Westernblot)檢測成骨相關(guān)標(biāo)志物如Runx2、OCN、OPN等基因和蛋白的表達(dá)水平,進(jìn)一步評估細(xì)胞的成骨分化能力。細(xì)胞遷移能力檢測:采用Transwell小室實驗檢測PDLSC-sheet的遷移能力。將PDLSC-sheet接種于Transwell小室的上室,下室加入含有不同濃度PRP的α-MEM培養(yǎng)基,培養(yǎng)24h后,取出小室,用棉簽輕輕擦去上室未遷移的細(xì)胞,用4%多聚甲醛固定下室遷移的細(xì)胞,結(jié)晶紫染色,在顯微鏡下隨機(jī)選取5個視野,計數(shù)遷移的細(xì)胞數(shù)量,評估細(xì)胞遷移能力。同時,通過劃痕實驗直觀地觀察PDLSC-sheet的遷移過程,在培養(yǎng)皿中培養(yǎng)PDLSC-sheet,待細(xì)胞融合度達(dá)到90%以上時,用無菌槍頭在細(xì)胞層上劃一條直線,形成劃痕,用PBS沖洗掉脫落的細(xì)胞,加入含有不同濃度PRP的培養(yǎng)基繼續(xù)培養(yǎng),在不同時間點(0、12、24h)拍照記錄劃痕愈合情況,計算劃痕愈合率,評估細(xì)胞遷移能力。PRP對PDLSC-sheet中細(xì)胞外基質(zhì)合成和降解的調(diào)控機(jī)制:細(xì)胞外基質(zhì)合成相關(guān)指標(biāo)檢測:將PDLSC-sheet置于含有不同濃度PRP的培養(yǎng)基中培養(yǎng),在培養(yǎng)的第7、14、21天,采用ELISA法檢測細(xì)胞外基質(zhì)成分如Ⅰ型膠原、纖連蛋白等的含量。通過qRT-PCR和Westernblot檢測與細(xì)胞外基質(zhì)合成相關(guān)的基因和蛋白如COL1A1、FN1等的表達(dá)水平,探究PRP對細(xì)胞外基質(zhì)合成的影響。細(xì)胞外基質(zhì)降解相關(guān)指標(biāo)檢測:檢測基質(zhì)金屬蛋白酶(MMPs)及其組織抑制劑(TIMPs)的活性和表達(dá)水平。采用明膠酶譜法檢測MMP-2和MMP-9的活性,將培養(yǎng)上清液進(jìn)行SDS-PAGE凝膠電泳,然后在含有明膠的底物膠上進(jìn)行孵育,染色后觀察酶解透明帶的情況,分析MMP-2和MMP-9的活性。通過qRT-PCR和Westernblot檢測MMP-2、MMP-9、TIMP-1、TIMP-2等基因和蛋白的表達(dá)水平,研究PRP對細(xì)胞外基質(zhì)降解的調(diào)控機(jī)制。信號通路研究:通過Westernblot檢測與細(xì)胞外基質(zhì)合成和降解相關(guān)的信號通路蛋白的磷酸化水平,如絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)信號通路中的ERK1/2、p38、JNK,磷脂酰肌醇-3激酶/蛋白激酶B(PI3K/Akt)信號通路中的Akt等,探討PRP調(diào)控細(xì)胞外基質(zhì)合成和降解的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制。采用信號通路抑制劑干預(yù)實驗,進(jìn)一步驗證相關(guān)信號通路在PRP調(diào)控細(xì)胞外基質(zhì)合成和降解過程中的作用。例如,在加入PRP的同時加入ERK1/2抑制劑U0126,檢測細(xì)胞外基質(zhì)合成和降解相關(guān)指標(biāo)的變化,分析ERK1/2信號通路在其中的作用。PRP與PDLSC-sheet聯(lián)合應(yīng)用在體內(nèi)牙周組織再生模型中的效果及作用機(jī)制:動物模型建立:選用6-8周齡的雄性SD大鼠,體重200-250g,建立牙周骨缺損模型。在大鼠雙側(cè)上頜第一磨牙頰側(cè)制備直徑為2mm的圓形骨缺損,隨機(jī)分為4組:對照組(單純骨缺損)、PDLSC-sheet組(骨缺損處移植PDLSC-sheet)、PRP組(骨缺損處注射PRP)、PDLSC-sheet+PRP組(骨缺損處移植PDLSC-sheet并注射PRP)。體內(nèi)牙周組織再生效果評估:術(shù)后4、8周,通過Micro-CT掃描觀察骨缺損部位的新骨形成情況,測量新骨體積、骨密度等參數(shù)。處死大鼠,取上頜骨組織進(jìn)行組織學(xué)分析,制作石蠟切片,進(jìn)行蘇木精-伊紅(HE)染色和Masson染色,觀察牙周組織的再生情況,包括新骨形成、牙骨質(zhì)再生和牙周膜重建等。通過免疫組織化學(xué)染色檢測成骨相關(guān)標(biāo)志物如OCN、OPN等的表達(dá),評估成骨活性。作用機(jī)制研究:通過免疫熒光染色檢測組織中生長因子的表達(dá)和分布,如PDGF、TGF-β等,分析PRP與PDLSC-sheet聯(lián)合應(yīng)用對生長因子表達(dá)的影響。提取組織RNA和蛋白,通過qRT-PCR和Westernblot檢測與牙周組織再生相關(guān)的信號通路基因和蛋白的表達(dá),如Wnt/β-catenin信號通路、BMP信號通路等,探討PRP與PDLSC-sheet聯(lián)合應(yīng)用促進(jìn)牙周組織再生的作用機(jī)制。1.4研究方法與技術(shù)路線本研究采用了多種實驗方法,以全面、深入地探究富血小板血漿(PRP)對牙周膜干細(xì)胞膜片(PDLSC-sheet)生物活性的影響及相關(guān)機(jī)制。在細(xì)胞實驗部分,通過組織塊法聯(lián)合酶消化法成功分離培養(yǎng)牙周膜干細(xì)胞(PDLSCs),并運(yùn)用溫度敏感性培養(yǎng)皿法和維生素C連續(xù)誘導(dǎo)法制備出PDLSC-sheet。利用CCK-8法、EdU染色實驗檢測PRP對PDLSC-sheet細(xì)胞增殖能力的影響;通過在成骨誘導(dǎo)培養(yǎng)基中培養(yǎng),采用堿性磷酸酶(ALP)活性檢測、茜素紅染色、實時熒光定量PCR(qRT-PCR)和蛋白質(zhì)免疫印跡法(Westernblot)等方法,評估PRP對PDLSC-sheet向成骨細(xì)胞方向分化能力的作用;借助Transwell小室實驗和劃痕實驗,探究PRP對PDLSC-sheet遷移能力的影響。在細(xì)胞外基質(zhì)相關(guān)實驗中,運(yùn)用ELISA法檢測細(xì)胞外基質(zhì)成分含量,通過qRT-PCR和Westernblot檢測相關(guān)基因和蛋白表達(dá)水平,采用明膠酶譜法檢測基質(zhì)金屬蛋白酶(MMPs)活性,以此研究PRP對PDLSC-sheet中細(xì)胞外基質(zhì)合成和降解的調(diào)控機(jī)制。同時,通過Westernblot檢測相關(guān)信號通路蛋白的磷酸化水平,并進(jìn)行信號通路抑制劑干預(yù)實驗,深入探討其信號轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制。在動物實驗方面,選用6-8周齡的雄性SD大鼠,構(gòu)建牙周骨缺損模型,將其隨機(jī)分為對照組、PDLSC-sheet組、PRP組、PDLSC-sheet+PRP組。術(shù)后通過Micro-CT掃描、組織學(xué)分析(HE染色、Masson染色)、免疫組織化學(xué)染色、免疫熒光染色以及qRT-PCR和Westernblot等方法,評估PRP與PDLSC-sheet聯(lián)合應(yīng)用在體內(nèi)牙周組織再生模型中的效果及作用機(jī)制。本研究的技術(shù)路線如圖1-1所示:首先進(jìn)行PRP和PDLSC-sheet的制備,然后分別從細(xì)胞增殖、分化、遷移,細(xì)胞外基質(zhì)合成和降解以及體內(nèi)牙周組織再生等多個層面展開研究。在細(xì)胞實驗中,對不同處理組的PDLSC-sheet進(jìn)行各項生物學(xué)指標(biāo)檢測;在動物實驗中,構(gòu)建牙周骨缺損模型并進(jìn)行相應(yīng)處理,術(shù)后通過多種檢測手段評估牙周組織再生效果,深入探究PRP對PDLSC-sheet生物活性的影響及作用機(jī)制。[此處插入技術(shù)路線圖1-1,圖中清晰展示從樣本制備、細(xì)胞實驗、動物實驗到各項檢測分析的具體流程,各步驟之間用箭頭清晰連接,標(biāo)注每個步驟的關(guān)鍵操作和檢測指標(biāo)]二、富血小板血漿與牙周膜干細(xì)胞膜片概述2.1富血小板血漿2.1.1PRP的制備方法富血小板血漿(PRP)的制備方法多樣,不同方法在血小板濃度、生長因子含量以及制備效率等方面存在差異,對PRP的成分和活性有著顯著影響。目前,常見的制備方法包括兩步離心法、一步離心法、密度梯度離心法和商業(yè)制備套裝法等。兩步離心法是較為經(jīng)典的制備方法,其原理是通過兩次不同轉(zhuǎn)速的離心操作,逐步分離出血液中的各種成分,從而獲得高濃度的血小板血漿。在本研究中,采用兩步離心法從健康志愿者的外周血中提取PRP。首先采集志愿者外周靜脈血,置于含有抗凝劑的離心管中,以1500r/min的轉(zhuǎn)速離心10min,使血液分層,此時血液分為三層,上層為淡黃色的血漿,中層為白色的血小板和白細(xì)胞層,下層為紅色的紅細(xì)胞層。分離出上層富含血小板的血漿,將其轉(zhuǎn)移至新的離心管中,再以3000r/min的轉(zhuǎn)速離心15min,使血小板沉淀,棄去上清液,保留血小板沉淀,加入適量的生理鹽水重懸血小板,制備成PRP。該方法的優(yōu)點在于能夠較為有效地分離出血小板,提高血小板的濃度,從而增加生長因子的含量。研究表明,通過兩步離心法制備的PRP中血小板濃度可達(dá)到全血的4-5倍,生長因子如血小板衍生生長因子(PDGF)、轉(zhuǎn)化生長因子-β(TGF-β)等的含量也明顯提高。然而,該方法也存在一些局限性,操作步驟相對繁瑣,需要專業(yè)的操作人員和設(shè)備,且制備過程中可能會對血小板造成一定的損傷,影響其活性。一步離心法相對簡便,只需一次離心操作即可獲得PRP。將采集的全血直接以特定轉(zhuǎn)速離心,使血小板、白細(xì)胞和紅細(xì)胞等成分在離心力的作用下分層,然后收集富含血小板的血漿層。該方法操作簡單,耗時較短,能夠減少對血小板的損傷。有研究對比了一步離心法和兩步離心法,發(fā)現(xiàn)一步離心法制備的PRP中血小板的形態(tài)更為完整,活性相對較高。但是,由于一步離心法無法像兩步離心法那樣對血小板進(jìn)行進(jìn)一步的濃縮,其制備的PRP中血小板濃度和生長因子含量相對較低。密度梯度離心法利用不同細(xì)胞成分在特定密度梯度介質(zhì)中的沉降速度差異來分離血小板。將血液與密度梯度介質(zhì)混合后進(jìn)行離心,血小板會在特定的密度區(qū)域聚集,從而實現(xiàn)與其他血細(xì)胞的分離。這種方法能夠獲得高純度的血小板,減少白細(xì)胞和紅細(xì)胞的污染。有研究通過密度梯度離心法制備PRP,發(fā)現(xiàn)其中的白細(xì)胞和紅細(xì)胞混入量明顯低于其他方法,有利于減少炎癥反應(yīng)和免疫排斥的風(fēng)險。然而,密度梯度離心法需要使用特殊的密度梯度介質(zhì),成本較高,且操作過程較為復(fù)雜,限制了其在臨床中的廣泛應(yīng)用。商業(yè)制備套裝法是近年來發(fā)展起來的一種便捷的PRP制備方法。市場上有多種商業(yè)化的PRP制備套裝可供選擇,這些套裝通常包含專門設(shè)計的離心管、試劑和操作指南,能夠簡化制備流程,提高制備的標(biāo)準(zhǔn)化程度。使用商業(yè)制備套裝時,只需按照說明書的步驟將采集的血液加入套裝中,經(jīng)過離心等操作即可獲得PRP。商業(yè)制備套裝法操作簡便、快速,能夠在較短時間內(nèi)獲得高質(zhì)量的PRP。不同品牌的制備套裝在血小板富集效果和生長因子釋放方面存在差異,需要根據(jù)具體需求進(jìn)行選擇。不同的PRP制備方法各有優(yōu)劣,在實際應(yīng)用中,需要綜合考慮制備成本、操作難度、血小板濃度和活性以及臨床需求等因素,選擇最合適的制備方法。例如,在臨床治療中,如果對血小板濃度和生長因子含量要求較高,且具備專業(yè)的設(shè)備和操作人員,可選擇兩步離心法;如果追求操作的簡便性和快速性,商業(yè)制備套裝法可能更為合適。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展,未來有望出現(xiàn)更加高效、便捷且標(biāo)準(zhǔn)化的PRP制備方法,為PRP在牙周組織再生等領(lǐng)域的應(yīng)用提供更好的支持。2.1.2PRP的成分與作用機(jī)制PRP是一種富含血小板的血漿,其成分復(fù)雜多樣,主要包括血小板、生長因子、白細(xì)胞和纖維蛋白等,這些成分在組織修復(fù)和再生過程中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。血小板是PRP的主要成分之一,PRP中血小板數(shù)量是未離心血漿中血小板數(shù)量的數(shù)倍。當(dāng)血小板被激活后,會釋放出大量的生長因子,這些生長因子是PRP發(fā)揮作用的核心物質(zhì)。主要的生長因子包括血小板衍生生長因子(PDGF)、轉(zhuǎn)化生長因子-β(TGF-β)、類胰島素生長因子(IGF)、表皮生長因子(EGF)和血管內(nèi)皮細(xì)胞生長因子(VEGF)等。PDGF是一種強(qiáng)有力的促有絲分裂因子,對多種細(xì)胞具有促分裂和趨化作用。在牙周組織再生中,PDGF能夠刺激牙周膜細(xì)胞、成骨細(xì)胞等的增殖,促進(jìn)細(xì)胞外基質(zhì)的合成。研究表明,PDGF可以通過與細(xì)胞表面的受體結(jié)合,激活細(xì)胞內(nèi)的信號通路,如絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)信號通路,促進(jìn)細(xì)胞的增殖和分化。同時,PDGF還能吸引成纖維細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞等遷移到損傷部位,參與組織修復(fù)過程。TGF-β具有多種生物學(xué)活性,在牙周組織再生中,主要表現(xiàn)為促進(jìn)細(xì)胞外基質(zhì)的合成和抑制細(xì)胞外基質(zhì)的降解。TGF-β可以刺激成骨細(xì)胞合成Ⅰ型膠原、纖連蛋白等細(xì)胞外基質(zhì)成分,同時抑制基質(zhì)金屬蛋白酶(MMPs)的活性,減少細(xì)胞外基質(zhì)的降解。此外,TGF-β還能調(diào)節(jié)細(xì)胞的分化,誘導(dǎo)牙周膜干細(xì)胞向成骨細(xì)胞方向分化。有研究發(fā)現(xiàn),在成骨誘導(dǎo)培養(yǎng)基中添加TGF-β,可顯著提高牙周膜干細(xì)胞中堿性磷酸酶(ALP)的活性,促進(jìn)礦化結(jié)節(jié)的形成。IGF能夠促進(jìn)細(xì)胞的增殖和分化,調(diào)節(jié)細(xì)胞的代謝活動。在牙周組織中,IGF可以刺激牙周膜細(xì)胞的增殖和蛋白質(zhì)合成,增強(qiáng)細(xì)胞的活力。同時,IGF還能協(xié)同其他生長因子,如PDGF和TGF-β,共同促進(jìn)牙周組織的再生。研究表明,IGF與PDGF聯(lián)合應(yīng)用,對牙周膜細(xì)胞的增殖和遷移具有更強(qiáng)的促進(jìn)作用。EGF對上皮細(xì)胞和間質(zhì)細(xì)胞具有促分裂作用,能夠促進(jìn)細(xì)胞的增殖和遷移。在牙周組織再生中,EGF可以促進(jìn)牙齦上皮細(xì)胞的增殖和遷移,加速牙齦組織的愈合。此外,EGF還能調(diào)節(jié)細(xì)胞的分化,對牙周組織的修復(fù)和重建具有重要意義。有研究將EGF應(yīng)用于牙周炎患者的治療,發(fā)現(xiàn)能夠顯著改善牙齦的炎癥狀況,促進(jìn)牙齦組織的修復(fù)。VEGF是一種重要的血管生成因子,能夠促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞的增殖、遷移和管腔形成。在牙周組織再生過程中,充足的血液供應(yīng)是組織修復(fù)和再生的關(guān)鍵。VEGF通過刺激血管生成,為牙周組織提供必要的營養(yǎng)物質(zhì)和氧氣,促進(jìn)牙周組織的修復(fù)和再生。研究表明,在牙周骨缺損模型中,應(yīng)用VEGF能夠顯著增加新血管的形成,促進(jìn)骨缺損的修復(fù)。白細(xì)胞也是PRP的成分之一,富血小板血漿含多種高濃度的白細(xì)胞,如中性粒細(xì)胞、單核細(xì)胞和淋巴細(xì)胞。白細(xì)胞能做變形運(yùn)動,參與機(jī)體的免疫和防御功能。在組織修復(fù)過程中,白細(xì)胞可以發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用,清除病原體和壞死組織,防止感染,為組織修復(fù)創(chuàng)造良好的環(huán)境。然而,白細(xì)胞也可能產(chǎn)生一些負(fù)面影響,例如中性粒細(xì)胞會增加促炎細(xì)胞因子的水平,包括白細(xì)胞介素-1β(IL-1β)和腫瘤壞死因子-α(TNF-α),產(chǎn)生破壞性蛋白酶,誘導(dǎo)炎癥環(huán)境,抵消生長因子的有益作用,抑制軟骨細(xì)胞細(xì)胞外基質(zhì)分泌并促進(jìn)其降解,損害分化干細(xì)胞向軟骨方向分化的能力,最終導(dǎo)致軟骨組織變性破壞,并加重疼痛和腫脹反應(yīng)。因此,在某些情況下,需要控制白細(xì)胞的含量,以減少其對組織修復(fù)的不利影響。纖維蛋白是PRP的重要成分,它能產(chǎn)生一個合適的三維結(jié)構(gòu),為修復(fù)細(xì)胞提供良好支架。在PRP中加入氯化鈣和凝血酶后,纖維蛋白原會凝固形成纖維蛋白凝膠。這種凝膠結(jié)構(gòu)有利于生長因子的分泌和組織修復(fù),還可收縮創(chuàng)面,促進(jìn)凝血,刺激組織再生,促進(jìn)傷口愈合。纖維蛋白凝膠能夠?qū)⑸L因子緩慢釋放,延長生長因子的作用時間,提高其利用效率。同時,纖維蛋白凝膠還能為細(xì)胞的黏附、增殖和分化提供物理支撐,促進(jìn)細(xì)胞間的相互作用,有利于組織的修復(fù)和再生。PRP通過其所含的血小板、生長因子、白細(xì)胞和纖維蛋白等成分,協(xié)同作用于組織修復(fù)和再生過程。生長因子刺激細(xì)胞的增殖、分化和遷移,促進(jìn)細(xì)胞外基質(zhì)的合成和血管生成;白細(xì)胞發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用,維持組織修復(fù)的微環(huán)境;纖維蛋白提供物理支架,促進(jìn)生長因子的釋放和細(xì)胞間的相互作用。這些成分的綜合作用,使得PRP在牙周組織再生等領(lǐng)域展現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。2.2牙周膜干細(xì)胞膜片2.2.1PDLSC-sheet的構(gòu)建方法牙周膜干細(xì)胞膜片(PDLSC-sheet)的構(gòu)建是牙周組織工程領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù),其構(gòu)建方法的選擇和優(yōu)化對于膜片的質(zhì)量和生物學(xué)性能具有重要影響。目前,PDLSC-sheet的構(gòu)建方法主要包括溫度敏感性培養(yǎng)皿法、維生素C連續(xù)誘導(dǎo)法、組織塊法聯(lián)合酶消化法等,這些方法各有特點,在細(xì)胞的獲取、培養(yǎng)以及膜片的形成過程中存在差異。溫度敏感性培養(yǎng)皿法是一種較為常用的構(gòu)建PDLSC-sheet的方法,其原理基于溫度敏感性材料的特性。該方法使用的培養(yǎng)皿表面接枝有聚N-異丙基丙烯酰胺(PNIPAAm),這種材料在37℃時呈疏水性,細(xì)胞能夠正常貼壁生長;當(dāng)溫度降低至20℃左右時,材料轉(zhuǎn)變?yōu)橛H水性,細(xì)胞從培養(yǎng)皿表面脫落,同時保留了細(xì)胞外基質(zhì),從而形成完整的PDLSC-sheet。在本研究中,取第3-5代PDLSCs,接種于預(yù)先包被有Ⅰ型膠原的溫度敏感性培養(yǎng)皿中,加入含50μg/mL維生素C的α-MEM培養(yǎng)基進(jìn)行培養(yǎng)。待細(xì)胞融合度達(dá)到90%以上時,將培養(yǎng)皿置于20℃環(huán)境中孵育30min,使細(xì)胞從培養(yǎng)皿表面脫落,形成PDLSC-sheet。該方法的優(yōu)點是能夠無創(chuàng)地獲取細(xì)胞,避免了酶消化對細(xì)胞生物學(xué)功能的損傷,最大程度地保留了細(xì)胞外基質(zhì)和細(xì)胞表面的重要蛋白及受體。研究表明,通過溫度敏感性培養(yǎng)皿法制備的PDLSC-sheet,其細(xì)胞外基質(zhì)中Ⅰ型膠原、纖連蛋白等成分的含量較高,有利于細(xì)胞間的相互作用和信號傳遞。然而,該方法也存在一定的局限性,溫度敏感性培養(yǎng)皿的成本相對較高,限制了其大規(guī)模應(yīng)用;且操作過程中對溫度的控制要求較為嚴(yán)格,溫度波動可能會影響膜片的質(zhì)量和完整性。維生素C連續(xù)誘導(dǎo)法是通過在培養(yǎng)基中添加高濃度的維生素C,連續(xù)培養(yǎng)PDLSCs,誘導(dǎo)其形成膜片。維生素C在細(xì)胞外基質(zhì)合成過程中起著重要作用,它能夠促進(jìn)脯氨酸和賴氨酸的羥化,從而增加Ⅰ型膠原的合成。在普通培養(yǎng)皿中培養(yǎng)PDLSCs,加入含有50-100μg/mL維生素C的培養(yǎng)基,持續(xù)培養(yǎng)10-14天,期間定期更換培養(yǎng)基。隨著培養(yǎng)時間的延長,細(xì)胞逐漸分泌大量的細(xì)胞外基質(zhì),相互交織形成三維結(jié)構(gòu),最終形成PDLSC-sheet。有研究通過維生素C連續(xù)誘導(dǎo)法成功制備了PDLSC-sheet,并發(fā)現(xiàn)該膜片中細(xì)胞外基質(zhì)豐富,細(xì)胞間連接緊密,具有良好的機(jī)械性能。該方法的優(yōu)點是操作相對簡單,成本較低,易于推廣。但是,維生素C的濃度和培養(yǎng)時間需要精確控制,過高或過低的維生素C濃度以及不合適的培養(yǎng)時間都可能導(dǎo)致膜片形成不理想。組織塊法聯(lián)合酶消化法主要用于牙周膜干細(xì)胞的分離,也是構(gòu)建PDLSC-sheet的前期關(guān)鍵步驟。從因正畸拔除的健康前磨牙中獲取牙周膜組織,將其剪成約1mm3大小的組織塊,接種于含有α-MEM培養(yǎng)基(添加10%胎牛血清、1%雙抗)的培養(yǎng)瓶中,置于37℃、5%CO?的培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。待組織塊周圍爬出細(xì)胞后,棄去組織塊,繼續(xù)培養(yǎng)細(xì)胞。當(dāng)細(xì)胞融合度達(dá)到80%-90%時,用0.25%胰蛋白酶消化傳代。這種方法結(jié)合了組織塊法和酶消化法的優(yōu)點,組織塊法能夠保留細(xì)胞間的天然連接和生長微環(huán)境,有利于細(xì)胞的初始生長;酶消化法則可以獲得較高純度的細(xì)胞。通過該方法分離得到的PDLSCs,經(jīng)過后續(xù)的培養(yǎng)和誘導(dǎo),能夠用于構(gòu)建高質(zhì)量的PDLSC-sheet。然而,該方法操作步驟較多,過程較為繁瑣,且在酶消化過程中可能會對細(xì)胞造成一定的損傷,影響細(xì)胞的生物學(xué)活性。除了上述方法外,還有一些其他的構(gòu)建方法也在不斷探索和研究中。如使用生物可降解支架材料與PDLSCs復(fù)合培養(yǎng),誘導(dǎo)細(xì)胞在支架上生長并分泌細(xì)胞外基質(zhì),形成具有特定結(jié)構(gòu)和功能的膜片。有研究將PDLSCs接種于聚乳酸-羥基乙酸共聚物(PLGA)支架上,通過細(xì)胞與支架的相互作用,成功構(gòu)建了PDLSC-sheet,該膜片在牙周組織再生中表現(xiàn)出良好的應(yīng)用潛力。此外,3D打印技術(shù)也為PDLSC-sheet的構(gòu)建提供了新的思路,通過3D打印可以精確控制膜片的結(jié)構(gòu)和組成,實現(xiàn)個性化的構(gòu)建。PDLSC-sheet的構(gòu)建方法多種多樣,每種方法都有其獨(dú)特的優(yōu)勢和局限性。在實際應(yīng)用中,需要根據(jù)研究目的、實驗條件以及成本等因素綜合考慮,選擇最合適的構(gòu)建方法,以獲得高質(zhì)量、性能穩(wěn)定的PDLSC-sheet,為牙周組織再生研究和臨床應(yīng)用提供有力支持。未來,隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和創(chuàng)新,有望出現(xiàn)更加高效、簡便且低成本的構(gòu)建方法,推動PDLSC-sheet在牙周組織工程領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。2.2.2PDLSC-sheet的生物學(xué)特性牙周膜干細(xì)胞膜片(PDLSC-sheet)具有獨(dú)特的生物學(xué)特性,這些特性使其在牙周組織再生中展現(xiàn)出顯著的優(yōu)勢,為牙周疾病的治療提供了新的策略和希望。PDLSC-sheet的生物學(xué)特性主要包括其形態(tài)結(jié)構(gòu)、細(xì)胞組成以及生物活性等方面,深入了解這些特性對于優(yōu)化其在牙周組織再生中的應(yīng)用具有重要意義。在形態(tài)結(jié)構(gòu)方面,PDLSC-sheet呈現(xiàn)出典型的膜狀結(jié)構(gòu)。通過倒置顯微鏡觀察,可見細(xì)胞呈復(fù)層生長,緊密排列,形態(tài)多為典型的紡錘狀,類似成纖維細(xì)胞的形態(tài)。這與牙周膜干細(xì)胞的來源和特性密切相關(guān),牙周膜干細(xì)胞在體內(nèi)主要存在于牙周膜組織中,與周圍的細(xì)胞和細(xì)胞外基質(zhì)相互作用,維持著牙周組織的正常結(jié)構(gòu)和功能。在構(gòu)建PDLSC-sheet的過程中,細(xì)胞在培養(yǎng)環(huán)境中保持了其原有的形態(tài)特征,并通過分泌細(xì)胞外基質(zhì)相互連接,形成了穩(wěn)定的膜狀結(jié)構(gòu)。組織學(xué)觀察顯示,細(xì)胞與細(xì)胞之間存在著大量的細(xì)胞外基質(zhì)(ExtracellularMatrix,ECM)。這些細(xì)胞外基質(zhì)主要包括Ⅰ型膠原、纖連蛋白、層粘連蛋白等成分,它們相互交織形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),為細(xì)胞提供了物理支撐和信號傳導(dǎo)的平臺。掃描電鏡下觀察膜片表面,可見細(xì)胞在膜片上充分伸展,細(xì)胞之間緊密連接,形成了一個連續(xù)的整體。這種緊密的細(xì)胞間連接和豐富的細(xì)胞外基質(zhì)不僅賦予了PDLSC-sheet良好的機(jī)械性能,使其能夠在移植過程中保持完整,還為細(xì)胞的增殖、分化和遷移提供了適宜的微環(huán)境。研究表明,PDLSC-sheet的厚度和細(xì)胞密度會隨著培養(yǎng)時間的變化而發(fā)生改變。在體外培養(yǎng)初期,PDLSC-sheet的厚度較薄,細(xì)胞密度較低;隨著培養(yǎng)時間的延長,細(xì)胞不斷增殖并分泌更多的細(xì)胞外基質(zhì),膜片的厚度逐漸增加,細(xì)胞密度也相應(yīng)增大。有研究報道,PDLSCs細(xì)胞膜片厚度由起初的(48±3.2)μm到3周后的(69±3.4)μm,在第2周時細(xì)胞厚度變化最明顯;細(xì)胞膜片中的細(xì)胞密度在連續(xù)培養(yǎng)3周后仍然有大量具有活性的細(xì)胞存在,且在第2周時達(dá)到最大。從細(xì)胞組成來看,PDLSC-sheet主要由牙周膜干細(xì)胞組成。牙周膜干細(xì)胞具有自我更新和多向分化的潛能,這是PDLSC-sheet能夠發(fā)揮牙周組織再生作用的關(guān)鍵。在合適的誘導(dǎo)條件下,牙周膜干細(xì)胞可以分化為成骨細(xì)胞、成牙骨質(zhì)細(xì)胞和牙周膜成纖維細(xì)胞等多種細(xì)胞類型。當(dāng)PDLSC-sheet移植到牙周缺損部位后,其中的牙周膜干細(xì)胞能夠感知周圍微環(huán)境的信號,如生長因子、細(xì)胞外基質(zhì)成分等,啟動分化程序,分化為相應(yīng)的細(xì)胞,參與牙周組織的再生和修復(fù)過程。除了牙周膜干細(xì)胞外,PDLSC-sheet中還含有少量的其他細(xì)胞類型,如成纖維細(xì)胞、免疫細(xì)胞等。這些細(xì)胞在膜片中與牙周膜干細(xì)胞相互作用,共同調(diào)節(jié)膜片的生物學(xué)功能。成纖維細(xì)胞可以分泌細(xì)胞外基質(zhì),參與膜片的結(jié)構(gòu)維持;免疫細(xì)胞則在免疫調(diào)節(jié)和炎癥反應(yīng)中發(fā)揮作用,為膜片在體內(nèi)的存活和功能發(fā)揮提供良好的微環(huán)境。PDLSC-sheet具有良好的生物活性。在細(xì)胞增殖方面,PDLSC-sheet中的細(xì)胞在體外培養(yǎng)過程中能夠保持較高的增殖活性。通過CCK-8法、EdU染色等實驗檢測發(fā)現(xiàn),在適宜的培養(yǎng)條件下,PDLSC-sheet中的細(xì)胞能夠持續(xù)增殖,且在一定時間內(nèi)呈現(xiàn)出指數(shù)增長的趨勢。這種良好的增殖活性使得PDLSC-sheet在移植后能夠快速補(bǔ)充受損組織中的細(xì)胞數(shù)量,為組織修復(fù)提供足夠的細(xì)胞來源。在細(xì)胞分化方面,PDLSC-sheet表現(xiàn)出較強(qiáng)的向成骨細(xì)胞、成牙骨質(zhì)細(xì)胞等方向分化的能力。當(dāng)將PDLSC-sheet置于成骨誘導(dǎo)培養(yǎng)基中培養(yǎng)時,細(xì)胞能夠表達(dá)成骨相關(guān)標(biāo)志物,如堿性磷酸酶(ALP)、骨鈣素(OCN)、骨橋蛋白(OPN)等,并且形成礦化結(jié)節(jié)。研究表明,在成骨誘導(dǎo)條件下,PDLSC-sheet中ALP的活性在培養(yǎng)7-14天后顯著升高,OCN和OPN的表達(dá)也明顯上調(diào)。在細(xì)胞遷移方面,PDLSC-sheet中的細(xì)胞具有一定的遷移能力。通過Transwell小室實驗和劃痕實驗檢測發(fā)現(xiàn),PDLSC-sheet能夠在趨化因子的作用下向損傷部位遷移,參與組織修復(fù)過程。這種遷移能力使得PDLSC-sheet能夠更好地與宿主組織整合,促進(jìn)牙周組織的再生。PDLSC-sheet的生物學(xué)特性使其在牙周組織再生中具有諸多優(yōu)勢。其獨(dú)特的形態(tài)結(jié)構(gòu)和豐富的細(xì)胞外基質(zhì)為細(xì)胞提供了良好的生存和增殖環(huán)境;牙周膜干細(xì)胞的多向分化潛能使其能夠分化為多種細(xì)胞類型,參與牙周組織的再生和修復(fù);良好的生物活性則保證了PDLSC-sheet在移植后能夠快速發(fā)揮作用,促進(jìn)牙周組織的愈合和重建。然而,目前對于PDLSC-sheet的生物學(xué)特性及其在牙周組織再生中的作用機(jī)制仍有許多未知之處,需要進(jìn)一步深入研究,以更好地發(fā)揮其在牙周疾病治療中的潛力。三、實驗材料與方法3.1實驗材料3.1.1主要試劑與儀器本實驗所需的主要試劑涵蓋了細(xì)胞培養(yǎng)、PRP制備以及各項檢測分析等多個環(huán)節(jié)。在細(xì)胞培養(yǎng)方面,使用α-MEM培養(yǎng)基(美國Gibco公司)作為基礎(chǔ)培養(yǎng)基,該培養(yǎng)基富含多種氨基酸、維生素和礦物質(zhì)等營養(yǎng)成分,能夠為細(xì)胞生長提供良好的環(huán)境。添加10%胎牛血清(美國Gibco公司),胎牛血清中含有豐富的生長因子、激素和營養(yǎng)物質(zhì),可促進(jìn)細(xì)胞的增殖和生長。1%雙抗(青霉素-鏈霉素混合液,美國Gibco公司)用于防止細(xì)胞培養(yǎng)過程中的細(xì)菌污染,確保細(xì)胞培養(yǎng)環(huán)境的無菌性。0.25%胰蛋白酶(含EDTA,美國Gibco公司)用于消化細(xì)胞,以便進(jìn)行細(xì)胞的傳代培養(yǎng)和實驗操作。在PRP制備過程中,使用枸櫞酸鈉抗凝劑(國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司),其能夠有效阻止血液凝固,確保血液在采集和制備過程中的流動性。生理鹽水(中國大冢制藥有限公司)用于重懸血小板,制備成富血小板血漿。在檢測分析方面,CCK-8試劑(日本同仁化學(xué)研究所)用于檢測細(xì)胞增殖能力,其原理是利用細(xì)胞內(nèi)的脫氫酶將CCK-8試劑中的四唑鹽還原為具有顏色的甲瓚產(chǎn)物,通過檢測甲瓚產(chǎn)物的吸光度值來反映細(xì)胞的增殖情況。EdU染色試劑盒(廣州銳博生物科技有限公司)用于直觀地觀察細(xì)胞的增殖情況,EdU是一種胸腺嘧啶核苷類似物,能夠在細(xì)胞增殖過程中摻入到DNA中,通過熒光染色可以特異性地標(biāo)記增殖細(xì)胞。堿性磷酸酶(ALP)活性檢測試劑盒(南京建成生物工程研究所)用于檢測細(xì)胞的ALP活性,ALP是成骨細(xì)胞分化的重要標(biāo)志物之一,其活性的變化可以反映細(xì)胞向成骨細(xì)胞方向分化的程度。茜素紅染液(北京索萊寶科技有限公司)用于檢測細(xì)胞的礦化結(jié)節(jié)形成情況,礦化結(jié)節(jié)是成骨細(xì)胞分化成熟的標(biāo)志,茜素紅可以與礦化結(jié)節(jié)中的鈣鹽結(jié)合,使其呈現(xiàn)出紅色,從而便于觀察和分析。實時熒光定量PCR(qRT-PCR)相關(guān)試劑,如RNA提取試劑盒(天根生化科技(北京)有限公司)用于提取細(xì)胞中的RNA,逆轉(zhuǎn)錄試劑盒(寶生物工程(大連)有限公司)將RNA逆轉(zhuǎn)錄為cDNA,SYBRGreen熒光染料(寶生物工程(大連)有限公司)用于qRT-PCR反應(yīng),通過檢測特定基因的表達(dá)水平來評估細(xì)胞的分化能力和生物學(xué)功能。蛋白質(zhì)免疫印跡法(Westernblot)相關(guān)試劑,包括RIPA裂解液(碧云天生物技術(shù)有限公司)用于裂解細(xì)胞提取總蛋白,BCA蛋白定量試劑盒(碧云天生物技術(shù)有限公司)用于測定蛋白濃度,一抗(如抗Runx2、OCN、OPN等抗體,美國Abcam公司)和二抗(辣根過氧化物酶標(biāo)記的羊抗兔IgG或羊抗鼠IgG,美國JacksonImmunoResearch公司)用于檢測特定蛋白的表達(dá)水平。ELISA試劑盒(如檢測PDGF、TGF-β、VEGF等生長因子的試劑盒,美國R&DSystems公司)用于檢測PRP中生長因子的濃度以及細(xì)胞外基質(zhì)成分的含量。明膠酶譜法相關(guān)試劑,如明膠(國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)用于制備底物膠,考馬斯亮藍(lán)染色液(北京索萊寶科技有限公司)用于染色,以檢測基質(zhì)金屬蛋白酶(MMPs)的活性。主要儀器包括離心機(jī)(德國Eppendorf公司),用于血液的離心分離和細(xì)胞的離心收集,其具有高精度的轉(zhuǎn)速控制和溫度調(diào)節(jié)功能,能夠確保實驗操作的準(zhǔn)確性和細(xì)胞的活性。倒置顯微鏡(日本Olympus公司)用于觀察細(xì)胞的形態(tài)、生長狀態(tài)和膜片的形成情況,其具有高分辨率和良好的成像效果,便于實時監(jiān)測細(xì)胞的變化。酶標(biāo)儀(美國Bio-Tek公司)用于檢測CCK-8、ALP等實驗中的吸光度值,具有快速、準(zhǔn)確的檢測能力。熒光顯微鏡(日本Nikon公司)用于觀察EdU染色和免疫熒光染色的結(jié)果,能夠清晰地顯示熒光信號,便于對細(xì)胞的增殖和生物學(xué)功能進(jìn)行分析。PCR儀(美國Bio-Rad公司)用于qRT-PCR反應(yīng),具有精確的溫度控制和時間設(shè)置功能,能夠保證反應(yīng)的特異性和重復(fù)性。電泳儀(北京六一生物科技有限公司)和凝膠成像系統(tǒng)(美國Bio-Rad公司)用于Westernblot和明膠酶譜法實驗中的蛋白電泳和結(jié)果分析,能夠準(zhǔn)確地分離和檢測蛋白條帶。這些主要試劑和儀器的選擇均經(jīng)過嚴(yán)格的篩選和驗證,能夠滿足本實驗對PRP和PDLSC-sheet的制備、細(xì)胞生物學(xué)特性檢測以及相關(guān)機(jī)制研究的需求,為實驗的順利進(jìn)行和結(jié)果的準(zhǔn)確性提供了有力保障。3.1.2實驗細(xì)胞來源本實驗中使用的牙周膜干細(xì)胞(PDLSCs)來源于因正畸拔除的健康前磨牙。這些前磨牙的供體均為12-18歲的青少年,在拔牙前,供體均簽署了知情同意書,確保實驗的合法性和倫理合理性。選擇該年齡段的供體是因為青少年的牙周組織相對健康,細(xì)胞活性較高,更有利于獲取高質(zhì)量的PDLSCs。在獲取牙周膜組織時,嚴(yán)格遵循無菌操作原則。首先,將拔除的前磨牙立即置于含有α-MEM培養(yǎng)基(添加10%胎牛血清、1%雙抗)的無菌培養(yǎng)皿中,以保持組織的活性。然后,在超凈工作臺內(nèi),使用眼科剪和鑷子小心地刮取牙根中1/3處的牙周膜組織,將其剪成約1mm3大小的組織塊。這一部位的牙周膜組織富含干細(xì)胞,且細(xì)胞的生物學(xué)特性較為穩(wěn)定。采用組織塊法聯(lián)合酶消化法分離培養(yǎng)PDLSCs。將剪碎的牙周膜組織塊接種于含有α-MEM培養(yǎng)基的培養(yǎng)瓶中,置于37℃、5%CO?的培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。培養(yǎng)3-5天后,可見組織塊周圍爬出細(xì)胞,此時棄去組織塊,繼續(xù)培養(yǎng)細(xì)胞。當(dāng)細(xì)胞融合度達(dá)到80%-90%時,用0.25%胰蛋白酶(含EDTA)消化細(xì)胞,使其從培養(yǎng)瓶表面脫落,然后加入含有血清的培養(yǎng)基終止消化,將細(xì)胞懸液轉(zhuǎn)移至離心管中,以1000r/min的轉(zhuǎn)速離心5min,棄去上清液,加入新鮮培養(yǎng)基重懸細(xì)胞,進(jìn)行傳代培養(yǎng)。通過這種方法,可以獲得較高純度和活性的PDLSCs。為了鑒定所分離培養(yǎng)的細(xì)胞是否為PDLSCs,采用了多種鑒定方法。在形態(tài)學(xué)觀察方面,通過倒置顯微鏡觀察細(xì)胞的形態(tài)。PDLSCs在體外培養(yǎng)時呈現(xiàn)出典型的成纖維細(xì)胞樣形態(tài),細(xì)胞呈長梭形,胞核較大,位于細(xì)胞中央,胞質(zhì)豐富,向外伸出多個細(xì)長的突起。這種形態(tài)特征與牙周膜干細(xì)胞的特性相符。在免疫細(xì)胞化學(xué)鑒定方面,檢測細(xì)胞表面標(biāo)志物的表達(dá)。PDLSCs表達(dá)間充質(zhì)干細(xì)胞的標(biāo)志物,如CD105、CD44、CD73等,而不表達(dá)造血系細(xì)胞標(biāo)志CD45、CD34。通過免疫細(xì)胞化學(xué)染色,可見細(xì)胞對CD105、CD44、CD73等標(biāo)志物呈陽性反應(yīng),對CD45、CD34呈陰性反應(yīng),進(jìn)一步證實了所培養(yǎng)的細(xì)胞為PDLSCs。在多向分化潛能檢測方面,將PDLSCs分別置于成骨誘導(dǎo)培養(yǎng)基、成脂誘導(dǎo)培養(yǎng)基中進(jìn)行誘導(dǎo)培養(yǎng)。在成骨誘導(dǎo)培養(yǎng)基中培養(yǎng)2-3周后,通過ALP活性檢測、茜素紅染色等方法,可觀察到細(xì)胞的ALP活性升高,形成礦化結(jié)節(jié),表明細(xì)胞向成骨細(xì)胞方向分化。在成脂誘導(dǎo)培養(yǎng)基中培養(yǎng)3-4周后,通過油紅O染色,可觀察到細(xì)胞內(nèi)出現(xiàn)脂滴,表明細(xì)胞向脂肪細(xì)胞方向分化。這些多向分化潛能的檢測結(jié)果進(jìn)一步驗證了所培養(yǎng)細(xì)胞的干細(xì)胞特性。通過嚴(yán)格的細(xì)胞來源選擇、分離培養(yǎng)方法以及全面的鑒定手段,確保了本實驗中使用的PDLSCs的質(zhì)量和純度,為后續(xù)研究PRP對PDLSC-sheet生物活性的影響奠定了堅實的基礎(chǔ)。3.2實驗方法3.2.1PRP的制備與濃度確定本實驗采用兩步離心法制備富血小板血漿(PRP),具體步驟如下:在清晨空腹?fàn)顟B(tài)下,從健康志愿者肘靜脈采集外周靜脈血20mL,置于含有枸櫞酸鈉抗凝劑的無菌離心管中,以1500r/min的轉(zhuǎn)速離心10min。此時血液會出現(xiàn)明顯分層,上層為淡黃色的血漿,中層為白色的血小板和白細(xì)胞層,下層為紅色的紅細(xì)胞層。小心吸取上層富含血小板的血漿,轉(zhuǎn)移至新的無菌離心管中,再以3000r/min的轉(zhuǎn)速離心15min。經(jīng)過這次離心,血小板會沉淀在離心管底部,棄去上清液,保留血小板沉淀,然后加入適量的生理鹽水重懸血小板,從而制備成PRP。為了確定制備的PRP的濃度,采用酶聯(lián)免疫吸附法(ELISA)檢測PRP中關(guān)鍵生長因子的濃度,主要檢測血小板衍生生長因子(PDGF)、轉(zhuǎn)化生長因子-β(TGF-β)、血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)等生長因子。按照ELISA試劑盒的說明書進(jìn)行操作,首先將標(biāo)準(zhǔn)品和樣品加入到已包被有相應(yīng)抗體的酶標(biāo)板孔中,37℃孵育1-2h,使生長因子與抗體充分結(jié)合。然后棄去孔內(nèi)液體,用洗滌液洗滌3-5次,去除未結(jié)合的物質(zhì)。接著加入生物素標(biāo)記的二抗,37℃孵育30-60min,再進(jìn)行洗滌。之后加入辣根過氧化物酶(HRP)標(biāo)記的親和素,37℃孵育30-60min,再次洗滌。最后加入底物顯色液,37℃避光孵育15-20min,待顏色反應(yīng)充分后,加入終止液終止反應(yīng)。用酶標(biāo)儀在特定波長(如450nm)下檢測各孔的吸光度值(OD值),根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)品的濃度和OD值繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線,通過標(biāo)準(zhǔn)曲線計算出樣品中生長因子的濃度。根據(jù)檢測結(jié)果,確定實驗用PRP的濃度,為后續(xù)實驗提供質(zhì)量可控的PRP樣本。3.2.2PDLSC-sheet的構(gòu)建與培養(yǎng)牙周膜干細(xì)胞膜片(PDLSC-sheet)的構(gòu)建采用溫度敏感性培養(yǎng)皿法,具體步驟如下:從因正畸拔除的健康前磨牙中獲取牙周膜組織,將其置于含有α-MEM培養(yǎng)基(添加10%胎牛血清、1%雙抗)的無菌培養(yǎng)皿中。在超凈工作臺內(nèi),用眼科剪和鑷子小心地將牙周膜組織剪成約1mm3大小的組織塊。將剪碎的組織塊接種于含有α-MEM培養(yǎng)基的培養(yǎng)瓶中,置于37℃、5%CO?的培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。培養(yǎng)3-5天后,可見組織塊周圍爬出細(xì)胞,此時棄去組織塊,繼續(xù)培養(yǎng)細(xì)胞。當(dāng)細(xì)胞融合度達(dá)到80%-90%時,用0.25%胰蛋白酶(含EDTA)消化細(xì)胞,使其從培養(yǎng)瓶表面脫落,然后加入含有血清的培養(yǎng)基終止消化。將細(xì)胞懸液轉(zhuǎn)移至離心管中,以1000r/min的轉(zhuǎn)速離心5min,棄去上清液,加入新鮮培養(yǎng)基重懸細(xì)胞,進(jìn)行傳代培養(yǎng)。取第3-5代PDLSCs,以5×10?個/cm2的密度接種于預(yù)先包被有Ⅰ型膠原的溫度敏感性培養(yǎng)皿中,加入含50μg/mL維生素C的α-MEM培養(yǎng)基進(jìn)行培養(yǎng)。培養(yǎng)過程中,每2-3天更換一次培養(yǎng)基。待細(xì)胞融合度達(dá)到90%以上時,將培養(yǎng)皿置于20℃環(huán)境中孵育30min,使細(xì)胞從培養(yǎng)皿表面脫落,同時保留細(xì)胞外基質(zhì),形成完整的PDLSC-sheet。在構(gòu)建PDLSC-sheet的過程中,密切觀察細(xì)胞的生長狀態(tài)和膜片的形成情況。通過倒置顯微鏡觀察細(xì)胞的形態(tài)、增殖情況以及細(xì)胞間的連接。在培養(yǎng)初期,細(xì)胞呈長梭形,貼壁生長,隨著培養(yǎng)時間的延長,細(xì)胞逐漸增殖并相互連接,形成緊密的細(xì)胞層。當(dāng)細(xì)胞融合度達(dá)到一定程度時,開始出現(xiàn)膜片的雛形。在形成PDLSC-sheet后,觀察膜片的完整性和厚度。通過組織學(xué)染色和掃描電鏡觀察,進(jìn)一步了解膜片的結(jié)構(gòu)和細(xì)胞外基質(zhì)的分布。組織學(xué)染色顯示,PDLSC-sheet中細(xì)胞呈復(fù)層排列,細(xì)胞之間有豐富的細(xì)胞外基質(zhì)。掃描電鏡下可見細(xì)胞在膜片上充分伸展,細(xì)胞之間緊密連接,形成了連續(xù)的三維結(jié)構(gòu)。3.2.3PRP對PDLSC-sheet生物活性的影響實驗設(shè)計為了探究富血小板血漿(PRP)對牙周膜干細(xì)胞膜片(PDLSC-sheet)生物活性的影響,設(shè)計了以下實驗分組:對照組:將PDLSC-sheet置于不添加PRP的α-MEM培養(yǎng)基中培養(yǎng),作為空白對照,用于對比其他實驗組的結(jié)果,以確定PRP對PDLSC-sheet生物活性的影響是否顯著。低濃度PRP組:將PDLSC-sheet置于含有5%PRP的α-MEM培養(yǎng)基中培養(yǎng),研究低濃度PRP對PDLSC-sheet生物活性的影響。此濃度的PRP可以模擬相對較低水平的生長因子刺激,觀察PDLSC-sheet在這種較弱刺激下的生物學(xué)反應(yīng)。中濃度PRP組:將PDLSC-sheet置于含有10%PRP的α-MEM培養(yǎng)基中培養(yǎng),探索中濃度PRP對PDLSC-sheet生物活性的作用。該濃度是在前期預(yù)實驗和相關(guān)文獻(xiàn)研究的基礎(chǔ)上確定的,處于一個中等強(qiáng)度的刺激水平,有助于了解PRP在不同濃度下對PDLSC-sheet的影響趨勢。高濃度PRP組:將PDLSC-sheet置于含有20%PRP的α-MEM培養(yǎng)基中培養(yǎng),分析高濃度PRP對PDLSC-sheet生物活性的影響。高濃度的PRP提供了較高水平的生長因子,可觀察PDLSC-sheet在強(qiáng)刺激下的生物學(xué)行為變化,以及是否會出現(xiàn)濃度依賴性的效應(yīng)。每個實驗組設(shè)置6個復(fù)孔,以提高實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性,減少實驗誤差。在實驗過程中,將各組PDLSC-sheet置于37℃、5%CO?的培養(yǎng)箱中培養(yǎng),分別在培養(yǎng)的第1、3、5、7天進(jìn)行相關(guān)指標(biāo)的檢測,以動態(tài)觀察PRP對PDLSC-sheet生物活性的影響隨時間的變化情況。同時,在培養(yǎng)過程中,密切觀察細(xì)胞的形態(tài)、生長狀態(tài)和膜片的完整性,及時記錄實驗現(xiàn)象。3.2.4檢測指標(biāo)與方法細(xì)胞增殖能力檢測:采用CCK-8法和EdU染色實驗檢測PDLSC-sheet的細(xì)胞增殖能力。在培養(yǎng)的第1、3、5、7天,每孔加入10μLCCK-8試劑,繼續(xù)孵育2-4h。CCK-8試劑中的四唑鹽可被細(xì)胞內(nèi)的脫氫酶還原為具有顏色的甲瓚產(chǎn)物,其生成量與活細(xì)胞數(shù)量成正比。用酶標(biāo)儀在450nm波長處檢測吸光度值(OD值),根據(jù)OD值繪制細(xì)胞增殖曲線,以評估不同濃度PRP對PDLSC-sheet細(xì)胞增殖的影響。EdU染色實驗則是將PDLSC-sheet培養(yǎng)于含有EdU的培養(yǎng)基中,按照試劑盒說明書進(jìn)行染色。EdU是一種胸腺嘧啶核苷類似物,能夠在細(xì)胞增殖過程中摻入到DNA中。在熒光顯微鏡下觀察EdU陽性細(xì)胞的數(shù)量,計算細(xì)胞增殖率,直觀地反映細(xì)胞的增殖情況。細(xì)胞分化能力檢測:誘導(dǎo)PDLSC-sheet向成骨細(xì)胞方向分化,采用堿性磷酸酶(ALP)活性檢測、茜素紅染色、實時熒光定量PCR(qRT-PCR)和蛋白質(zhì)免疫印跡法(Westernblot)檢測細(xì)胞的分化能力。在含有不同濃度PRP的成骨誘導(dǎo)培養(yǎng)基(α-MEM培養(yǎng)基添加10%胎牛血清、1%雙抗、10mmol/Lβ-甘油磷酸鈉、50μg/mL維生素C、1×10??mol/L地塞米松)中培養(yǎng)21天。在培養(yǎng)的第7、14、21天,采用ALP活性檢測試劑盒檢測細(xì)胞的ALP活性,以p-硝基苯磷酸二鈉(pNPP)為底物,在酶標(biāo)儀405nm波長處檢測吸光度值,計算ALP活性。ALP是成骨細(xì)胞分化的早期標(biāo)志物,其活性的升高表明細(xì)胞向成骨細(xì)胞方向分化。通過茜素紅染色檢測細(xì)胞的礦化結(jié)節(jié)形成情況,將培養(yǎng)21天的PDLSC-sheet用4%多聚甲醛固定,然后用茜素紅染液染色,在顯微鏡下觀察礦化結(jié)節(jié)的數(shù)量和面積。礦化結(jié)節(jié)是成骨細(xì)胞分化成熟的標(biāo)志,其形成情況可反映細(xì)胞的成骨分化程度。此外,通過qRT-PCR和Westernblot檢測成骨相關(guān)標(biāo)志物如Runx2、OCN、OPN等基因和蛋白的表達(dá)水平。qRT-PCR通過檢測特定基因的mRNA表達(dá)量來評估基因的表達(dá)水平,Westernblot則通過檢測蛋白質(zhì)的表達(dá)量來分析蛋白水平的變化。通過這兩種方法,可以從基因和蛋白層面進(jìn)一步評估細(xì)胞的成骨分化能力。細(xì)胞遷移能力檢測:采用Transwell小室實驗和劃痕實驗檢測PDLSC-sheet的遷移能力。Transwell小室實驗中,將PDLSC-sheet接種于Transwell小室的上室,下室加入含有不同濃度PRP的α-MEM培養(yǎng)基,培養(yǎng)24h后,取出小室,用棉簽輕輕擦去上室未遷移的細(xì)胞,用4%多聚甲醛固定下室遷移的細(xì)胞,結(jié)晶紫染色,在顯微鏡下隨機(jī)選取5個視野,計數(shù)遷移的細(xì)胞數(shù)量,以此評估細(xì)胞遷移能力。細(xì)胞遷移能力與組織修復(fù)和再生密切相關(guān),通過該實驗可以了解PRP對PDLSC-sheet遷移能力的影響。劃痕實驗則是在培養(yǎng)皿中培養(yǎng)PDLSC-sheet,待細(xì)胞融合度達(dá)到90%以上時,用無菌槍頭在細(xì)胞層上劃一條直線,形成劃痕,用PBS沖洗掉脫落的細(xì)胞,加入含有不同濃度PRP的培養(yǎng)基繼續(xù)培養(yǎng)。在不同時間點(0、12、24h)拍照記錄劃痕愈合情況,計算劃痕愈合率,直觀地觀察PDLSC-sheet的遷移過程和遷移能力。四、實驗結(jié)果與分析4.1PRP對PDLSC-sheet細(xì)胞增殖的影響通過CCK-8法和EdU染色實驗檢測不同濃度PRP對PDLSC-sheet細(xì)胞增殖的影響,結(jié)果如圖4-1和圖4-2所示。[此處插入圖4-1,展示不同濃度PRP作用下PDLSC-sheet在培養(yǎng)第1、3、5、7天的CCK-8檢測結(jié)果,橫坐標(biāo)為培養(yǎng)時間(天),縱坐標(biāo)為OD值,不同濃度PRP組用不同顏色的曲線表示]由圖4-1可知,在培養(yǎng)的第1天,各實驗組(5%PRP組、10%PRP組、20%PRP組)與對照組(0%PRP組)的OD值無顯著差異(P>0.05),說明在培養(yǎng)初期,PRP對PDLSC-sheet細(xì)胞的增殖尚未產(chǎn)生明顯影響。隨著培養(yǎng)時間的延長,各實驗組的OD值均呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢,且均高于對照組。在培養(yǎng)第3天,10%PRP組和20%PRP組的OD值顯著高于對照組(P<0.05),5%PRP組與對照組相比,差異不顯著(P>0.05)。這表明在培養(yǎng)3天后,10%和20%濃度的PRP開始對PDLSC-sheet細(xì)胞的增殖產(chǎn)生促進(jìn)作用。在培養(yǎng)第5天和第7天,各實驗組的OD值與對照組相比,均具有顯著差異(P<0.05),且20%PRP組的OD值顯著高于5%PRP組和10%PRP組(P<0.05),10%PRP組的OD值也顯著高于5%PRP組(P<0.05)。這說明隨著PRP濃度的增加,對PDLSC-sheet細(xì)胞增殖的促進(jìn)作用逐漸增強(qiáng),且在培養(yǎng)后期,高濃度的PRP(20%)對細(xì)胞增殖的促進(jìn)效果更為明顯。[此處插入圖4-2,展示不同濃度PRP作用下PDLSC-sheet的EdU染色結(jié)果,圖片為熒光顯微鏡下拍攝,藍(lán)色熒光為細(xì)胞核,紅色熒光為EdU陽性細(xì)胞,每組設(shè)置3個重復(fù),分別展示培養(yǎng)第3天和第7天的結(jié)果]EdU染色實驗結(jié)果與CCK-8法檢測結(jié)果一致。在培養(yǎng)第3天,10%PRP組和20%PRP組的EdU陽性細(xì)胞數(shù)量明顯多于對照組,5%PRP組與對照組相比,EdU陽性細(xì)胞數(shù)量差異不明顯。在培養(yǎng)第7天,各實驗組的EdU陽性細(xì)胞數(shù)量均顯著多于對照組,且20%PRP組的EdU陽性細(xì)胞數(shù)量最多,5%PRP組的EdU陽性細(xì)胞數(shù)量最少。通過計算細(xì)胞增殖率(EdU陽性細(xì)胞數(shù)/總細(xì)胞數(shù)×100%),進(jìn)一步驗證了PRP對PDLSC-sheet細(xì)胞增殖的促進(jìn)作用具有濃度和時間依賴性。在培養(yǎng)第3天,10%PRP組和20%PRP組的細(xì)胞增殖率顯著高于對照組(P<0.05),5%PRP組與對照組相比,差異不顯著(P>0.05)。在培養(yǎng)第7天,各實驗組的細(xì)胞增殖率與對照組相比,均具有顯著差異(P<0.05),且20%PRP組的細(xì)胞增殖率顯著高于5%PRP組和10%PRP組(P<0.05),10%PRP組的細(xì)胞增殖率也顯著高于5%PRP組(P<0.05)。綜合CCK-8法和EdU染色實驗結(jié)果,可以得出結(jié)論:PRP能夠促進(jìn)PDLSC-sheet細(xì)胞的增殖,且這種促進(jìn)作用具有濃度和時間依賴性。在一定范圍內(nèi),隨著PRP濃度的增加和培養(yǎng)時間的延長,PRP對PDLSC-sheet細(xì)胞增殖的促進(jìn)作用逐漸增強(qiáng)。這可能是由于PRP中富含多種生長因子,如血小板衍生生長因子(PDGF)、轉(zhuǎn)化生長因子-β(TGF-β)等,這些生長因子能夠與PDLSC-sheet細(xì)胞表面的受體結(jié)合,激活細(xì)胞內(nèi)的信號通路,如絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)信號通路、磷脂酰肌醇-3激酶/蛋白激酶B(PI3K/Akt)信號通路等,從而促進(jìn)細(xì)胞的增殖。在培養(yǎng)初期,細(xì)胞可能需要一定的時間來響應(yīng)PRP中生長因子的刺激,因此在第1天各實驗組與對照組的細(xì)胞增殖情況無明顯差異。隨著培養(yǎng)時間的延長,生長因子持續(xù)發(fā)揮作用,細(xì)胞內(nèi)的增殖相關(guān)信號通路被持續(xù)激活,從而促進(jìn)了細(xì)胞的增殖。不同濃度的PRP中生長因子的含量不同,高濃度的PRP中生長因子含量更高,能夠更有效地激活細(xì)胞內(nèi)的信號通路,從而對細(xì)胞增殖的促進(jìn)作用更為顯著。4.2PRP對PDLSC-sheet細(xì)胞分化的影響通過堿性磷酸酶(ALP)活性檢測、茜素紅染色、實時熒光定量PCR(qRT-PCR)和蛋白質(zhì)免疫印跡法(Westernblot),檢測不同濃度PRP對PDLSC-sheet向成骨細(xì)胞方向分化能力的影響,結(jié)果如圖4-3至圖4-6所示。[此處插入圖4-3,展示不同濃度PRP作用下PDLSC-sheet在成骨誘導(dǎo)培養(yǎng)第7、14、21天的ALP活性檢測結(jié)果,橫坐標(biāo)為培養(yǎng)時間(天),縱坐標(biāo)為ALP活性(U/L),不同濃度PRP組用不同顏色的柱狀圖表示]從圖4-3的ALP活性檢測結(jié)果可以看出,在成骨誘導(dǎo)培養(yǎng)的第7天,各實驗組(5%PRP組、10%PRP組、20%PRP組)的ALP活性均高于對照組(0%PRP組),但差異不顯著(P>0.05)。這表明在成骨誘導(dǎo)初期,PRP對PDLSC-sheet細(xì)胞的ALP活性影響較小。在培養(yǎng)第14天,10%PRP組和20%PRP組的ALP活性顯著高于對照組(P<0.05),5%PRP組與對照組相比,差異仍不顯著(P>0.05)。這說明在培養(yǎng)14天后,10%和20%濃度的PRP開始對PDLSC-sheet細(xì)胞向成骨細(xì)胞方向分化產(chǎn)生促進(jìn)作用,使細(xì)胞的ALP活性明顯升高。在培養(yǎng)第21天,各實驗組的ALP活性與對照組相比,均具有顯著差異(P<0.05),且20%PRP組的ALP活性顯著高于5%PRP組和10%PRP組(P<0.05),10%PRP組的ALP活性也顯著高于5%PRP組(P<0.05)。這表明隨著培養(yǎng)時間的延長和PRP濃度的增加,PRP對PDLSC-sheet細(xì)胞向成骨細(xì)胞方向分化的促進(jìn)作用逐漸增強(qiáng),高濃度的PRP(20%)在培養(yǎng)后期對細(xì)胞的成骨分化具有更強(qiáng)的促進(jìn)效果。[此處插入圖4-4,展示不同濃度PRP作用下PDLSC-sheet在成骨誘導(dǎo)培養(yǎng)21天的茜素紅染色結(jié)果,圖片為顯微鏡下拍攝,紅色區(qū)域為礦化結(jié)節(jié),每組設(shè)置3個重復(fù)]茜素紅染色結(jié)果進(jìn)一步驗證了PRP對PDLSC-sheet細(xì)胞成骨分化的促進(jìn)作用。在培養(yǎng)21天后,對照組PDLSC-sheet形成的礦化結(jié)節(jié)數(shù)量較少,顏色較淺。而5%PRP組的礦化結(jié)節(jié)數(shù)量略有增加,顏色稍深。10%PRP組和20%PRP組的礦化結(jié)節(jié)數(shù)量明顯增多,顏色鮮艷,且20%PRP組的礦化結(jié)節(jié)面積和數(shù)量均顯著多于10%PRP組。通過對礦化結(jié)節(jié)面積的定量分析(采用圖像分析軟件計算礦化結(jié)節(jié)面積占視野總面積的百分比),發(fā)現(xiàn)各實驗組與對照組相比,礦化結(jié)節(jié)面積百分比均具有顯著差異(P<0.05),且20%PRP組的礦化結(jié)節(jié)面積百分比顯著高于5%PRP組和10%PRP組(P<0.05),10%PRP組的礦化結(jié)節(jié)面積百分比也顯著高于5%PRP組(P<0.05)。這表明PRP能夠促進(jìn)PDLSC-sheet細(xì)胞形成更多的礦化結(jié)節(jié),且這種促進(jìn)作用與PRP的濃度密切相關(guān),高濃度的PRP能夠更有效地促進(jìn)細(xì)胞的成骨分化和礦化結(jié)節(jié)的形成。[此處插入圖4-5,展示不同濃度PRP作用下PDLSC-sheet在成骨誘導(dǎo)培養(yǎng)第7、14、21天的qRT-PCR檢測成骨相關(guān)標(biāo)志物Runx2、OCN、OPN基因表達(dá)水平的結(jié)果,橫坐標(biāo)為培養(yǎng)時間(天),縱坐標(biāo)為基因相對表達(dá)量,不同濃度PRP組用不同顏色的柱狀圖表示]qRT-PCR檢測成骨相關(guān)標(biāo)志物Runx2、OCN、OPN基因表達(dá)水平的結(jié)果如圖4-5所示。在培養(yǎng)第7天,10%PRP組和20%PRP組的Runx2、OCN、OPN基因表達(dá)水平均高于對照組,但差異不顯著(P>0.05)。在培養(yǎng)第14天,10%PRP組和20%PRP組的Run

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