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牙周膜干细胞外泌体miR-92a-3p通过Mfn1/ROS/HIF1α/LDHA通路调节巨噬细胞代谢和破骨分化

批准号:
82071120
项目类别:
面上项目
资助金额:
55.0 万元
负责人:
王彦
依托单位:
学科分类:
牙周及口腔黏膜疾病
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
王彦

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
间充质干细胞和巨噬细胞(Mø)的细胞间通讯对骨稳态起到关键作用。牙周炎的牙槽骨吸收是制约临床治疗的关键。在牙槽骨微环境中,牙周膜干细胞(PDLSCs)与Mø之间的信号交流及调控机制尚无详细报道。课题组首次发现,健康人牙周膜干细胞外泌体(H-PDLSCs-Exo)可抑制Mø线粒体融合、氧化磷酸化和破骨分化,而牙周炎来源PDLSCs-Exo的抑制作用明显减弱;外泌体中差异表达的miR-92a-3p可抑制线粒体融合基因Mfn1表达。因此我们推测,H-PDLSCs-Exo可通过miR-92a-3p调节Mø线粒体动力学和代谢重编程,从而抑制破骨分化。本项目拟通过CRISPR/Cas9基因敲除技术、非靶向代谢组学分析和构建牙周炎动物模型等手段,阐明H-PDLSCs-Exo中miR-92a-3p通过调控Mø的线粒体动力学、代谢学,从而抑制破骨分化的机制,为临床治疗牙周炎提供新的思路,并开发新的治疗靶点。
英文摘要
The intercellular communication between mesenchymal stem cells and macrophages (Mø) plays a vital role in maintaining bone homeostasis. In periodontitis, the mechanism of alveolar bone resorption is unknown, which is the key to the clinical treatment. In the alveolar bone microenvironment, the signal communication between periodontal ligament stem cells (PDLSCs) and Mø has not been reported in detail. Our studies found that healthy human periodontal membrane stem cell exosomes (H-PDLSCs-Exo) could inhibit Mø’s mitochondrial fusion, oxidative phosphorylation and osteoclast differentiation, while the inhibitory effect of exosomes from periodontitis was weakened. Differential expression of exosomal miR-92a-3p inhibited the expression of Mfn1. Therefore, we speculate that H-PDLSCs-Exo regulates Mø’s mitochondrial dynamics and metabolism through mir-92a-3p, thereby inhibiting osteoclast differentiation and maintaining bone homeostasis. By means of CRISPR/Cas9 gene knockout technology, untargeted metabolomics analysis and the construction of periodontitis animals, this project intends to elucidate the mechanism that mir-92a-3p in H-PDLSCs-Exo inhibits osteoclast differentiation by regulating the mitochondrial dynamics and metabolism of Mø, so as to provide new ideas for clinical treatment of periodontitis and develop new therapeutic targets.
牙周炎是导致牙齿脱落的主要原因,其牙槽骨吸收是治疗难点。牙槽骨骨稳态和炎症骨稳态失衡的机制尚未明了。因此,解析牙槽骨骨失衡机制对治疗骨吸收具有重要意义。目前认为,间充质干细胞与巨噬细胞(Macrophage, Mø)的细胞间交流对维持骨动态平衡有重要作用。外泌体是细胞间交流的重要载体,其携带microRNA等物质调控靶细胞功能。牙槽骨中,牙周膜干细胞(Periodontal ligament stem cells, PDLSCs)与Mø间交流的分子网络尚不清楚。我们首次发现,健康人牙周膜干细胞外泌体(H-PDLSCs-Exo)具有抑制Mø破骨分化作用,而牙周炎来源的牙周膜干细胞外泌体(I-PDLSCs-Exo)的无明显作用。H-PDLSCs-Exo能抑制Mø线粒体融合和线粒体氧化磷酸化,调节Mø中ROS生成。进一步我们通过外泌体miRs深度测序发现,miR-92a-3p在I-PDLSCs-Exo中明显降低,并发现,miR-92a-3p可靶向线粒体融合基因Mfn1的3’UTR,并通过MFN1/PKM2轴重编程能量代谢来影响巨噬细胞的破骨向分化。.本研究重要发现:(1)健康牙周膜干细胞的外泌体(H-Exo)可有效抑制牙周炎小鼠牙周骨吸收;(2)H-Exo通过调节巨噬细胞线粒体代谢发挥抑制破骨细胞分化的作用。H-Exo中miR-92a-3p分子是发挥作用的关键分子。(3)外泌体miR-92a-3p通过MMFN1/PKM2轴调节巨噬细胞的代谢和破骨细胞分化。(4)H-Exo和过表达miR-92a-3p外泌体可有效治疗小鼠牙周炎。本研究从细胞间交流、线粒体动力学和细胞代谢等角度,阐明了牙槽骨骨稳态和骨失衡的机制,证明了健康牙周膜干细胞来源外泌体的临床转化潜力和应用价值,为牙周炎的精准靶向治疗提供了重要的实验依据。
牙周膜干细胞线粒体移植通过TOB2/SMAD5/PKM2赋能通路调控牙周骨稳态的机制研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    52万元
  • 批准年份:
    2022
  • 负责人:
    王彦
  • 依托单位:
K8在KSHV流产性裂解复制中的作用及流产性裂解复制机制的研究
  • 批准号:
    81371793
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    70.0万元
  • 批准年份:
    2013
  • 负责人:
    王彦
  • 依托单位:
以宿主细胞蛋白为靶点的新型抗卡波西式肉瘤相关病毒(KSHV)药物的基础研究
  • 批准号:
    81171575
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    58.0万元
  • 批准年份:
    2011
  • 负责人:
    王彦
  • 依托单位:
国内基金
海外基金