论文解读｜宋锦璘教授团队揭示低强度脉冲超声刺激牙间充质干细胞产生的细胞外囊泡可减轻炎症诱导的骨丢失

口腔炎症和创伤引起的口腔骨缺失和缺陷已成为公共卫生问题，对人们的经济和健康造成了重大负担。传统的治疗方法无法实现理想的组织修复和再生效果，而间充质干细胞（MSCs）提供了组织工程和免疫治疗的新策略，其作用是通过释放细胞外囊泡（EVs）和可溶性因子来进行的。在临床应用之前，必须仔细考虑产生EVs的细胞来源和产生能力。

重庆医科大学附属口腔医院的宋锦璘教授团队在本刊发表了题为“Extracellular vesicles derived from human dental mesenchymal stem cells stimulated with low-intensity pulsed ultrasound alleviate inflammation-induced bone loss in a mouse model of periodontitis”的研究论文，通过低强度脉冲超声波刺激人牙髓间充质干细胞（SCAP）产生的细胞外囊泡，减轻了牙周炎小鼠模型中由炎症引起的骨质流失。该研究为利用超声波刺激细胞分化提供了一种新的方法，并为不同超声波强度对细胞分化的影响提供了重要的理论意义。

1. 研究方法：

通过优化低强度脉冲超声（LIPUS）的作用强度，详细研究了LIPUS诱导牙髓间充质干细胞（SCAP）和未诱导SCAP产生的EVs的物理特性和产量，并比较了它们在体外的生物学功能以及对体内炎症性骨质流失的疗效。此外，还比较了从LIPUS诱导的SCAP和未诱导的SCAP分离的EVs中的微小RNA（miRNA）表达谱，并试图确定哪些差异表达的miRNA可能是LIPUS诱导的SCAP-EVs的促骨形成和抗炎能力的重要介导因子。

2. 研究结果：

在最优刺激强度（90 mW/cm²）下，LIPUS会影响SCAP-EVs的物理特性，并显著提高SCAP-EVs的产率以及nSMase 2的表达（图1），并且不同类型的细胞对LIPUS刺激的反应不同。与未诱导组相比，LIPUS诱导的SCAP-EVs不仅对牙周炎的骨吸收有更强的抑制作用，而且在体外还显示出更强的促进成骨分化和抗炎作用（图2）。miRNA表达谱显示，LIPUS刺激通过上调miR-935改变SCAP-EVs，并且后续实验证明miR-935具有促进人牙周膜干细胞（PDLCs）成骨分化和抗炎作用。   

图1. LIPUS促进SCAP-EV分泌和nSMase 2的表达（原文中Figure 3）

图2 LIPUS刺激的SCAP来源的EVS在体外表现出更强的成骨分化和抗炎作用（原文中Figure 5）

3. 研究结论：

本研究发现LIPUS是一种简单有效的物理刺激方法，能够优化SCAP-EVs的产生和效果。通过LIPUS刺激，可以增加SCAP分泌的细胞外囊泡数量，并提高其在促进骨形成和抗炎方面的功效。此外，研究还确定了miR-935是LIPUS诱导的SCAP-EVs的重要介导因子。这些发现为进一步开发SCAP-EVs作为口腔组织修复的治疗手段提供了重要的实验基础。

文章来源

免费全文下载链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2352304222001957

引用这篇文章：

Zhang T, Chen Z, Zhu M, et al. Extracellular vesicles derived from human dental mesenchymal stem cells stimulated with low-intensity pulsed ultrasound alleviate inflammation-induced bone loss in a mouse model of periodontitis. Genes Dis. 2023;10(4):1613-1625.