低频脉冲电磁场增强骨形态发生蛋白9诱导牙周膜干细胞成骨分化作用
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R781.4;R329.29

基金项目:

上海市科学技术委员会自然科学基金面上项目(09ZR1400200),海军军医大学(第二军医大学)长海医院青年启动基金(2019QN16).


Low frequency pulsed electromagnetic fields enhance bone morphogenetic protein 9-induced osteogenic differentiation of periodontal ligament stem cells
Author:
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Fund Project:

Supported by General Program of Natural Science Fund of Science and Technology Committee of Shanghai Municipality (09ZR1400200) and Youth Initial Fund of Changhai Hospital of Naval Medical University (Second Milltary Medical University) (2019QN16).

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    摘要:

    目的 探讨低频脉冲电磁场能否增强骨形态发生蛋白9(BMP9)诱导人牙周膜干细胞(PDLSC)成骨分化的作用。方法 培养健康人前磨牙牙周膜组织细胞,通过免疫磁珠分选后得到CD146+/STRO-1+细胞,即PDLSC。用携带过表达BMP9基因的重组腺病毒(Ad-GFP-BMP9)感染PDLSC,并暴露于频率为15Hz、磁场强度分别为0.6、1.2、1.8、2.4、3.0mT的脉冲电磁场进行干预(每12h辐照1h)。通过qRT-PCR和蛋白质印迹法检测Runt相关转录因子2(Runx2)、碱性磷酸酶(ALP)、骨桥蛋白(OPN)、骨钙蛋白(OCN)等成骨基因及蛋白表达量。结果 过表达BMP9基因可以促进PDLSC中成骨标志物Runx2、ALP、OCN、OPN的表达(P<0.05)。给予磁场强度分别为1.2、1.8、2.4、3.0mT的脉冲电磁场干预后,PDLSC内的成骨标志物表达水平均较单独BMP9时增高(P<0.05),并且在磁场强度为2.4mT时达到最高峰(P<0.05),表明低频脉冲电磁场可以增强BMP9诱导PDLSC成骨分化并且存在“窗口效应”。结论 磁场强度为1.8~3.0mT的15Hz脉冲电磁场可以体外增强BMP9诱导人PDLSC的成骨分化。

    Abstract:

    Objective To investigate whether the low-frequency pulsed electromagnetic fields (LF-PEMFs) can enhance the osteogenic differentiation of human periodontal ligament stem cells (hPDLSCs) induced by bone morphogenetic protein 9 (BMP9). Methods We isolated CD146+/STRO-1+ cells (namely PDLSC) from periodontal ligament cells of healthy human premolars, transfected the PDLSC with BMP9-overexpressing recombinant adenoviruses (Ad-GFP-BMP9), exposed the cells to the different intensities of PEMF stimulation (15 Hz, 0.6,1.2,1.8,2.4,3.0 mT, 1 h/12 h), and then detected the expression of runt-related transcription factor 2 (Runx2), alkaline phosphatase (ALP), osteopontin (OPN) and osteocalcin (OCN) by qRT-PCR and Western blotting. Results Overexpression of BMP9 significantly promoted the expression of osteogenic markers (Runx2, ALP, OCN and OPN) in PDLSC (P<0.05). After the intervention with 1.2, 1.8, 2.4 and 3.0 mT PEMF, the expression levels of osteogenic markers in PDLSC were significantly higher than those exposed to BMP9 alone (P<0.05), and reached the peak at 2.4 mT (P<0.05), indicating that LF-PEMFs enhanced BMP9-induced osteogenic differentiation of PDLSC, and there was a "window effect". Conclusion LF-PEMFs stimulation (15 Hz, 1.8 to 3.0 mT) can enhance BMP9-induced osteogenesis of hPDLSCs in vitro.

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  • 收稿日期:2020-02-12
  • 最后修改日期:2020-04-29
  • 录用日期:2020-09-23
  • 在线发布日期: 2020-09-23
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