SMAD訊息傳導路徑對於BMP-4誘導人類牙根尖幹細胞之成骨及齒源性分化的角色

Abstract

"實驗目的 人類牙根尖幹細胞 (SCAPs) 具有高度增殖活性及成骨、成牙本質細胞的能力，可應用於牙髓與其他組織再生和組織工程的研究，而生長因子-骨成形蛋白-4 (Bone morphogeneticprotein-4) 更是促進牙齒及成骨再生成功的關鍵。因此，本研究旨在 通過相關標誌物的表現，探討骨成形蛋白-4 誘導人類牙根尖幹細胞之成骨及齒源 性分化所扮演的角色、作用和潛在的機制，並藉由加入抑制劑來進一步觀察骨成形 蛋白-4 於信號通路中所涉及受體的激活和表達。 實驗方法 使用 0, 10, 25, 50, 100, 200 ng/ml 的骨成形蛋白-4 於人類牙根尖幹細胞預處理24 小時，並以細胞存活率分析 (MTT assay)、定時定量聚合酶鏈反應 (Real time PCR)、西方墨點法 (Western Blot) 及免疫螢光法 (Immunofluorescence) 來檢測巢 蛋白 (Nestin)、Osterix、N-鈣黏著蛋白 (N-Cadherin)、鹼性磷酸酶 (ALP)、ZEB-1、 金屬蛋白酶組織抑制劑 (TIMP-1)、纖溶酶原激活系統 (Plasminogen Activator system) 的表現。接著進一步觀察 p-Smad1/5/8 抑制劑 (LDN193189) 和 p- Smad2/3 抑制劑 (SB431542) 於人類牙根尖幹細胞，經骨成形蛋白-4 誘導後可能參 與調控細胞的 Smad 訊息傳遞路徑。 實驗結果 人類牙根尖幹細胞經過骨成形蛋白-4 預處理 24 小時後，巢蛋白、Osterix、N-鈣黏著蛋白、鹼性磷酸酶、ZEB-1、金屬蛋白酶組織抑製劑、PAI-1、uPAR 的 mRNA、 蛋白和免疫螢光的表現量增加，反之 uPA 表現量則降低。加入抑制劑 LDN193189 及 SB431542 後經 24 小時，除了鹼性磷酸酶和 ZEB-1 外，其他相關標誌物在骨成 形蛋白-4 所誘導之 Smad 依賴性傳導路徑皆受到抑制。 結論 人類牙根尖乳頭幹細胞是獨特的後天幹細胞族群，作為組織再生工程重要的幹細胞來源，配合骨成形蛋白-4 生長因子的誘導，能通過 Smad 依賴性信號通路的調控，在人類牙根尖乳頭幹細胞的成骨、分化、礦化以及胞外基質的形成與轉換中 發揮重要作用，這些結果對於未來牙髓再生的影響與機制，以及牙科組織工程臨床 的應用都是不可或缺。"