基于骨免疫学探讨金纳米颗粒对炎症微环境下的牙周再生的作用

来源 :南京大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:fred20099
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第一部分 不同粒径AuNPs对LPS刺激下巨噬细胞的极化及BMP-2分泌的影响[目的]探索不同粒径(5、13、45nm)AuNPs对LPS刺激下巨噬细胞的M1/M2型极化及其BMP-2分泌的影响,筛选出最适粒径的AuNPs。[方法]制备5、13、45nm的AuNPs并对其进行表征。分别用不同粒径的AuNPs处理RAW 264.7巨噬细胞,CCK8法检测细胞活性,LDH细胞毒性检测法检测细胞的死亡率,同时用活性氧(ROS)荧光探针检测细胞中ROS水平。用透射电镜观察细胞对三种粒径的AuNPs的摄取情况。向三种粒径AuNPs处理的巨噬细胞中加入炎症刺激物LPS,用Real-time PCR、ELISA、流式细胞术、Western Blot检测细胞中极化相关标记物和BMP-2的表达水平。在小鼠骨髓来源的巨噬细胞和人THP-1来源的巨噬细胞中验证AuNPs对巨噬细胞的调节作用。[结果]三种粒径的AuNPs对RAW 264.7细胞均表现出良好的生物相容性,对细胞中ROS的水平也无明显影响,且均能被巨噬细胞摄取。与5、13nm的AuNPs相比,45nm AuNPs更有效地抑制了 LPS引起的细胞中M1型相关因子的高表达,并上调了细胞M2型相关因子和BMP-2的表达水平。且该结果在小鼠骨髓来源的巨噬细胞和人THP-1来源的巨噬细胞中得到了进一步的验证。[结论]AuNPs对巨噬细胞的调节作用呈粒径依赖性,其中45nm AuNPs更有效地抑制了 LPS诱导下巨噬细胞的M1型极化,并上调了 M2型巨噬细胞的比例,同时促进了细胞BMP-2的表达。第二部分 炎症微环境下AuNPs通过骨免疫调节及促成骨/成牙骨质作用调控PDLCs的成骨/成牙骨质分化的研究[目的]探索45nm AuNPs是否可以通过其骨免疫调节作用及对牙周膜细胞(periodontal ligamentcell,PDLCs)的直接调节作用来调控炎症微环境下PDLCs的成骨和成牙骨质分化过程以及PDLCs中RANKL/OPG表达。[方法]收集45nm AuNPs及LPS作用下的巨噬细胞培养上清,通过离心去除其中的AuNPs,制备成条件培养基。用巨噬细胞的条件培养基处理PDLCs,构建巨噬细胞与PDLCs的间接共培养体系,将LPS刺激下的巨噬细胞条件培养基视为炎症微环境。分别检测AuNPs对巨噬细胞的免疫调节作用或/和对PDLCs的直接调节作用是否会影响炎症微环境下PDLCs的成骨和成牙骨质分化能力及细胞中RANKL/OPG表达。用Real-time PCR和Western Blot检测细胞成骨、成牙骨质相关因子以及RANKL、OPG的表达水平。通过碱性磷酸酶(ALP)活性检测、ALP染色、茜素红S(ARS)染色及Von Kossa染色进一步评估细胞成骨分化情况和矿化水平。[结果]在AuNPs的骨免疫调节作用及其对PDLCs的直接作用的调控下,PDLCs中成骨和成牙骨质相关因子的表达显著上调,ALP活性明显增强,矿化水平增加,同时细胞中RANKL/OPG的表达比例也大幅度降低。[结论]45nm AuNPs可以通过其骨免疫调节作用和促成骨/成牙骨质作用增强炎症微环境中PDLCs的成骨及成牙骨质能力,并下调RANKL/OPG的表达比例,对破骨活动起抑制作用。第三部分炎症微环境下AuNPs通过骨免疫调节及促成骨/成牙骨质作用调控PDLCs修复大鼠牙周缺损的研究[目的]在大鼠牙周缺损模型中验证炎症微环境下AuNPs对PDLCs的多重调节作用是否可以提高PDLCs在大鼠体内的再生潜能。[方法]将PDLCs与Bio-Gide胶原膜复合形成组织工程化复合物,同样在体外通过条件培养基的方法构建巨噬细胞与组织工程化复合物中的PDLCs的共培养体系,并用45nm AuNPs对LPS刺激下的共培养体系进行处理。3d后收集组织工程化复合物,在大鼠右侧下颌骨制备大鼠急性牙周缺损,将组织工程化复合物植入缺损区,3周后通过Micro-CT及组织学检测观察缺损区的修复情况,并用TRAP染色检测缺损区的破骨细胞情况。[结果]Micro-CT结果显示,AuNPs处理组与单纯的LPS处理组相比,其大鼠牙周缺损区域新生骨的密度及相关骨参数值都明显增加。组织学检测也发现AuNPs处理组的牙周缺损区域中可观察到更多的新生牙槽骨、牙骨质及牙周膜组织,同时TRAP染色也显示该组中缺损区的破骨细胞数明显降低。[结论]AuNPs作用下的PDLCs在大鼠牙周缺损中表现出了更强的牙槽骨、牙骨质和牙周膜再生潜能,同时其对应的缺损区域的破骨活动也有所下调。
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