研究目的:紧咬、磨牙症等牙齿咀嚼功能的异常会导致过度磨耗,引起牙髓炎[1,2],继而导致牙髓内压力升高,从而对牙髓组织内细胞的动态平衡产生影响[3]。对迟萌的年轻恒牙进行机械力牵引导萌的过程中,在牙冠萌出咬合面的同时,能观察到根尖孔逐渐缩小、牙根长度逐渐变长等牙根发育伸长的现象[4]。学者们普遍认为,牙髓原位再生的难度主要在牙髓所处的微环境[5,6],因此,近几年来越来越多的学者关注牙髓再生时的炎性微环境[7,8],有些还开始研究其所处的缺氧、低氧微环境[9,10],但是对于牙髓及根尖周所处的力学微环境对牙源性干细胞的牙向分化的影响,尚无突破性的进展。DPSCs各项生物学性状对机械应力刺激的反馈尚未得到充分研究。机械应力因素对SCAP功能的影响还尚未深入研究。本课题基于体外离心力加压模式,通过比较不同大小的周期性机械压应力刺激对DPSCs、SCAP增殖和分化能力的影响,旨在阐明DPSCs、SCAP在机械压应力刺激作用下的反馈效应,确定调控细胞增殖分化的最适应力。上述问题的解决将为基础研究向临床应用的转化提供理论支持。研究方法:基于体外离心力加压模式,对各组人牙髓干细胞、根尖牙乳头干细胞施加30分钟/天、大小分别为170g,210g和250g的周期性机械压应力刺激,以不加力组作为对照。以透射电镜(TEM)观察应力加载前后DPSCs、SCAP超微结构变化;利用CCK-8试剂盒检测各组细胞的增殖活力;利用碱性磷酸酶(ALP)试剂盒和BCIP/NBT碱性磷酸酯酶显色试剂盒检测细胞ALP活性的改变;基于茜素红(Alizarin Red S)染色进行h DPSCs、SCAP矿化能力变化的直观及定量比较;实时定量PCR检测加力后第14天细胞DSPP、RUNX-2、OCN、BSP、OSX和DMP-1基因的表达情况。研究结果:1.周期性机械压应力对DPSCs、SCAP增殖活力的影响。与对照组相比,3种大小的周期性机械压应力刺激均可显著抑制DPSCs、SCAP增殖。细胞凋亡检测显示短时间内的机械压应力刺激未对细胞的活力有显著的影响。2.周期性机械压应力对DPSCs分化能力的影响。在探究机械压应力刺激对DPSCs分化能力影响的实验中,各DPSCs加力组ALP活性均显著下降,且形成的矿化结节明显减少,并且抑制矿化效应以250g的机械压应力刺激最为显著。RT-PCR结果显示,经170g、210g、250g应力加载后,DSPP、RUNX-2、OCN、BSP和DMP-1的m RNA表达水平明显降低。表明在一定大小范围内的压应力刺激下,抑制了DPSCs牙向分化。3.周期性机械压应力对SCAP分化能力的影响。对于体外二维平面培养的SCAP,与对照组相比,施加3种大小的机械压应力均使ALP活性显著升高。各加力组形成的矿化结节与对照组相比显著增多,且促进效应以210g的机械压应力刺激最为显著。RT-PCR结果也显示,与对照组相比,各加力组DSPP、RUNX-2、OCN、OSX和DMP-1的m RNA表达水平显著增高。说明周期性机械压应力能促进SCAP向成牙/成骨方向分化。研究结论:周期性压应力对人牙髓干细胞,人根尖牙乳头干细胞的增殖和成骨/成牙本质分化可能发挥重要的调节作用。