機(jī)械刺激對(duì)牙周骨組織工程干細(xì)胞分化的影響

李天樂， 常欣楠， 仇旭童， 付笛， 張?zhí)?/p>

口腔疾病研究國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室國家口腔疾病臨床醫(yī)學(xué)研究中心四川大學(xué)華西口腔醫(yī)院，四川 成都（610041）

牙周骨組織工程是指運(yùn)用組織工程的方法來恢復(fù)受損或缺失的牙周骨組織，包含牙骨質(zhì)和牙槽骨等復(fù)雜組織結(jié)構(gòu)的重建［1］。目前，利用種子細(xì)胞合并支架材料和生物因子已能夠成功修復(fù)大尺寸的組織缺陷［2］。然而，由于牙周骨組織中牙槽骨和牙骨質(zhì)等結(jié)構(gòu)的硬度及空間結(jié)構(gòu)有明顯差異，支架材料的不同機(jī)械性能對(duì)干細(xì)胞的增殖、分化等生物學(xué)行為具有不同誘導(dǎo)作用。因此，需根據(jù)每個(gè)特定組織或器官的特異性，對(duì)生物支架進(jìn)行個(gè)性化制備，從而增強(qiáng)種子細(xì)胞的附著和存活，改變其形態(tài)，引導(dǎo)種子細(xì)胞發(fā)生特定的功能性分化［3］。目前，根據(jù)不同組織的結(jié)構(gòu)和力學(xué)特征的差異性，可通過調(diào)整支架材料的基質(zhì)硬度［4-7］和基質(zhì)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)［8］等機(jī)械刺激因素為間充質(zhì)干細(xì)胞（mesenchymal stem cells，MSCs）［9］、牙周膜干細(xì)胞（periodontal ligament stem cells，PDLSCs）［10］等種子細(xì)胞提供合適的生長(zhǎng)環(huán)境，促使其細(xì)胞骨架網(wǎng)絡(luò)發(fā)生改變，利于其向特定方向發(fā)生分化。本綜述概述了在牙周骨組織工程研究中，支架材料基質(zhì)硬度、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等機(jī)械刺激因素對(duì)種子細(xì)胞生物學(xué)行為的影響，期望通過調(diào)控支架材料的硬度和結(jié)構(gòu)等性能，以還原細(xì)胞在牙周骨組織重建時(shí)的生理狀態(tài)，提高骨組織重建的成功率，旨在為口腔相關(guān)骨組織的修復(fù)與重建提供新思路。

1 支架的基質(zhì)硬度對(duì)牙周骨組織工程干細(xì)胞增殖分化的影響

不同機(jī)體組織中細(xì)胞所處的微環(huán)境不盡相同，細(xì)胞外基質(zhì)硬度隨基質(zhì)成分的改變而具有較大差異。例如，膠原骨的硬度為25～40 kPa，腦組織的硬度相對(duì)較小為0.1～1.0kPa。由此可見，組織硬度與組織和細(xì)胞的功能表達(dá)具有密切聯(lián)系［11-14］。研究表明，隨著基質(zhì)硬度增加，細(xì)胞可持續(xù)地從硬度較低向硬度較高的方向遷移，且遷移速度逐漸降低，增殖加快，細(xì)胞的黏附性增強(qiáng)，提示細(xì)胞外基質(zhì)的硬度對(duì)細(xì)胞的定向運(yùn)動(dòng)有一定影響［15］。隨著聚丙烯酰胺（polyacrylamide，PAAM）凝膠硬度由95 Pa 增至4.3 kPa，成纖維細(xì)胞遷移速度由0.81 μm/min 明顯降低至0.38 μm/min。當(dāng)基質(zhì)硬度從4.7 kPa 增至14 kPa 時(shí)，小鼠胚胎成纖維細(xì)胞系NIH 3T3 在24 h 和48 h 后細(xì)胞增殖量分別達(dá)到硬度增加前的2 倍和4 倍。此外，基質(zhì)硬度可通過調(diào)控TGF-β 的表達(dá)來調(diào)控細(xì)胞的凋亡，相對(duì)于硬度較高的細(xì)胞外基質(zhì)，硬度較低的底物中細(xì)胞凋亡數(shù)量明顯增加［16］。

基質(zhì)硬度還可調(diào)控牙源干細(xì)胞的分化方向。將MSCs 培養(yǎng)于不同彈性模量的基質(zhì)上發(fā)現(xiàn)，干細(xì)胞可分化為軟骨細(xì)胞、成骨細(xì)胞和神經(jīng)元細(xì)胞等，較軟的基質(zhì)促使干細(xì)胞向神經(jīng)分化，而較硬的基質(zhì)更傾向于促使干細(xì)胞向成骨分化，介于軟硬兩者之間的基質(zhì)硬度促進(jìn)干細(xì)胞向成肌分化。MSCs接種在具有硬度梯度的基質(zhì)表面時(shí)，細(xì)胞向硬度較高的區(qū)域遷移，且分化方向受硬度調(diào)控［17］：腦（0.1～1 kPa）、肌肉（8～17 kPa）、膠原骨（25～40 kPa），其機(jī)制可能是MSCs 通過細(xì)胞骨架重構(gòu)，產(chǎn)生多種轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白，從而誘導(dǎo)其基因表達(dá)發(fā)生變化［18］。在具有生物相容性和可生物降解的聚天冬酰胺（poly aspartamide，PASP）的水凝膠上培養(yǎng)牙周膜細(xì)胞（periodontal ligament cells，PDLCs），并根據(jù)基質(zhì)硬度的變化檢測(cè)其活性和分化能力。當(dāng)基質(zhì)硬度為0.1～1 kPa 的軟凝膠時(shí)，PDLCs 向神經(jīng)源性分化，而當(dāng)基質(zhì)硬度升高至8～17 kPa 時(shí)，PDLCs 向肌源性分化。對(duì)于細(xì)胞向成骨分化，基質(zhì)硬度為最強(qiáng)的25～40 kPa 最合適；并且該實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)在含有游離硫醇基團(tuán)的PASP 凝膠上能增強(qiáng)細(xì)胞活性，進(jìn)一步促進(jìn)了PDLCs 向成骨分化［19］。整聯(lián)蛋白α5/β1 位于細(xì)胞表面，并參與hMSCs 的成骨分化過程。研究發(fā)現(xiàn)在13～16 kPa 的培養(yǎng)基上培養(yǎng)時(shí)，hMSCs 呈橢圓形、脂肪細(xì)胞樣外觀；而在62～68 kPa 培養(yǎng)基上培養(yǎng)時(shí)，整合素α5/β1 和Wnt/βcatenin 下游分子的蛋白質(zhì)表達(dá)增加。因此62～68 kPa 的基質(zhì)硬度能夠通過整合素α5/β1 和Wnt 通路影響細(xì)胞內(nèi)信號(hào)傳導(dǎo)，進(jìn)而促進(jìn)hMSC 的成骨能力［20］。

基質(zhì)硬度對(duì)干細(xì)胞成骨誘導(dǎo)機(jī)制的研究主要集中于Yes 相關(guān)蛋白/轉(zhuǎn)錄共激活因子PDZ 結(jié)合基序（Yes-associated protein/transcriptional coactivator with PDZ-binding motif，YAP/TAZ）。YAP/TAZ 絡(luò)合物主要通過以下兩種途經(jīng)調(diào)節(jié)細(xì)胞的機(jī)械敏感性：①Hippo 途徑，其中鈣粘蛋白和反式鈣粘蛋白相互作用導(dǎo)致YAP 被隔離在細(xì)胞質(zhì)中；②機(jī)械敏感的途徑，其中細(xì)胞骨架張力促進(jìn)YAP 核易位和下游轉(zhuǎn)錄活動(dòng)［21］。這兩種途徑共同調(diào)控YAP/TAZ絡(luò)合物的定位，在較軟的水凝膠或可變形的纖維材料上，YAP 存在于胞質(zhì)中，而在堅(jiān)硬的水凝膠上時(shí)，細(xì)胞響應(yīng)骨架拉伸導(dǎo)致YAP 定位于細(xì)胞核［22］。細(xì)胞核中的YAP 和TAZ 蛋白，它們與DNA結(jié)合伴侶（即TEAD 轉(zhuǎn)錄因子家族的成員）相互作用，以調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄，從而調(diào)控細(xì)胞的分化方向［23］。對(duì)分子-細(xì)胞相互作用的研究顯示重組核纖層蛋白-A（lamin-A）水平受到視黃酸（retinoic acid，RA）途徑的協(xié)同調(diào)節(jié)，基質(zhì)剛度的增加和核纖層蛋白-A 表達(dá)促進(jìn)RA 受體-γ 的核蓄積增加，而RA 拮抗藥的使用可增強(qiáng)核纖層蛋白-A 的基因上調(diào)，進(jìn)而促進(jìn)干細(xì)胞的成骨分化［24］。

目前越來越多的研究已不僅僅局限于靜態(tài)的基質(zhì)硬度對(duì)細(xì)胞的影響，還將動(dòng)態(tài)基質(zhì)硬度引入，探究干細(xì)胞對(duì)局部微環(huán)境剛度變化的響應(yīng)。大量研究都發(fā)現(xiàn)細(xì)胞可以保留來自過去培養(yǎng)環(huán)境中的硬度信息，并影響細(xì)胞未來的分化方向，即機(jī)械記憶。Peng 等［25］將MSCs 先后在兩個(gè)不同硬度的基質(zhì)上培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)在高硬度基質(zhì)（30 kPa）上培養(yǎng)時(shí)，根據(jù)培養(yǎng)時(shí)間由長(zhǎng)到短依次分化為成骨細(xì)胞、骨骼肌細(xì)胞、脂肪細(xì)胞以及神經(jīng)原細(xì)胞。隨后將高硬度基質(zhì)上的MSCs 接種到低硬度基質(zhì)（0.9 kPa）上，結(jié)果發(fā)現(xiàn)保留機(jī)械記憶的MSCs 在低硬度基質(zhì)上依次分化為成骨細(xì)胞和心肌細(xì)胞；但當(dāng)?shù)陀捕然|(zhì)的硬度再次上升到12 kPa 后，僅觀察到分化為成骨細(xì)胞的MSCs 依舊保留著機(jī)械記憶；由此可推斷，MSCs 機(jī)械記憶的保留，與MSCs 所在基質(zhì)的硬度以及培養(yǎng)時(shí)間呈正相關(guān)［25］。有學(xué)者將MSCs培養(yǎng)于基質(zhì)硬度在5～100 kPa 范圍內(nèi)動(dòng)態(tài)變化的藻酸鹽基水凝膠上，進(jìn)一步研究了機(jī)械記憶的作用，結(jié)果發(fā)現(xiàn)硬化的水凝膠（由軟變硬）早期會(huì)抑制MSCs 的成骨分化，而軟化的水凝膠（由硬變軟）早期仍能促進(jìn)了MSCs 的成骨分化，說明了MSCs能夠在動(dòng)態(tài)環(huán)境中建立機(jī)械記憶并影響未來的成骨分化，該過程還被證明了可能與miRNA-21 對(duì)機(jī)械信號(hào)的調(diào)節(jié)有關(guān)［26］。有學(xué)者設(shè)計(jì)了一款具有光響應(yīng)性能夠進(jìn)行基質(zhì)硬度轉(zhuǎn)換的透明質(zhì)酸水凝膠，MSCs 在最初的硬基質(zhì)上表現(xiàn)出擴(kuò)展的形態(tài)和YAP/TAZ 在細(xì)胞核的定位，隨后MSCs 形態(tài)的延伸程度和核YAP/TAZ 的含量伴隨著基質(zhì)軟化和硬化先降低后升高，結(jié)果表明MSCs 形態(tài)和YAP/TAZ 易位響應(yīng)基質(zhì)剛度的過程是可逆的［27］。

2 支架的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對(duì)牙周骨組織工程干細(xì)胞成骨分化的影響

基質(zhì)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是指基質(zhì)的形狀、尺寸和細(xì)胞的點(diǎn)陣排布，目前有研究表明納米級(jí)空間結(jié)構(gòu)對(duì)細(xì)胞的表觀狀態(tài)、分化方向等均有影響［8］。在基質(zhì)硬度的基礎(chǔ)上，Yang 等［28］探究了拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對(duì)干細(xì)胞的影響，在具有較硬（約10 kPa）水凝膠上培養(yǎng)的MSCs 表現(xiàn)出更大的擴(kuò)散面積和核YAP 積累。但是在比較硬水凝膠表面規(guī)則圖案和隨機(jī)圖案對(duì)MSCs 的成骨影響時(shí)卻發(fā)現(xiàn)，規(guī)則圖案化凝膠上的細(xì)胞分布更廣，成骨標(biāo)記ALP 的表達(dá)更高，并且隨機(jī)圖案化凝膠和軟水凝膠上培養(yǎng)的MSCs 成骨分化可能受CD105 表達(dá)的抑制。一項(xiàng)有關(guān)基質(zhì)形狀對(duì)成骨分化影響的研究將MSCs 在圓度為1 的圓和圓度為0.1 帶有矩形分支的圓上培養(yǎng)，并且對(duì)于一種類型的圖案，又分別設(shè)置面積為314 μm2、628 μm2，1 256 μm2和2 512 μm2的培養(yǎng)基。結(jié)果發(fā)現(xiàn)MSCs 在帶有矩形分支的圓上的成骨性明顯高于單純的圓形，并且較大的擴(kuò)散面積（即2 512 μm2）提高了MSCs 的存活率。其原因是較大的擴(kuò)散面積增加了核面積，促進(jìn)了YAP 的核定位，進(jìn)而增強(qiáng)了MSCs 的成骨分化［29］。又有實(shí)驗(yàn)通過設(shè)置寬度為700 nm，柱間距分別為1.2、2.4、3.6 和5.6 mm 的納米柱，發(fā)現(xiàn)不同密度的納米柱可影響MSCs 的分化方向。其中納米柱之間的距離越大越有利于成骨分化，距離越小越有利于脂肪形成；可能是由于細(xì)胞骨架活性的b1 整聯(lián)蛋白、b3 整聯(lián)蛋白和F-肌動(dòng)蛋白的表達(dá)上調(diào)，觸發(fā)了細(xì)胞骨架重組，增加了細(xì)胞硬度，從而促進(jìn)其成骨分化［30］。在納米微孔方面，有學(xué)者設(shè)計(jì)了一款膠原蛋白海綿用于大鼠顱骨缺損的修復(fù)。該海綿是由（32.97±1.41）nm 的納米孔與（60.66 ± 24.48）μm 的微米孔共同構(gòu)成，MSCs能夠通過微孔遷移到海綿中，進(jìn)而被海綿中的納米孔誘導(dǎo)成骨分化，發(fā)現(xiàn)該結(jié)構(gòu)即使在不添加任何細(xì)胞或生長(zhǎng)因子的條件下，其獨(dú)特的納米和微觀形貌也能在體內(nèi)驅(qū)動(dòng)膜內(nèi)骨化和顱骨修復(fù)［31］。

除了表觀納米級(jí)形狀可誘導(dǎo)MSCs 成骨向分化外，不同尺寸和排列的點(diǎn)陣序列可以調(diào)控細(xì)胞的生物學(xué)行為。在不同直徑的納米管和雙層蜂窩結(jié)構(gòu)的納米管相互比較的實(shí)驗(yàn)中，MSCs 在蜂窩結(jié)構(gòu)的粘著力最強(qiáng)，而較大的納米管（直徑4.51 μm）中的粘著斑顯著大于較小的納米管（直徑3.65 μm 和直徑2.53 μm），MSCs 在較大的納米管和雙層蜂窩結(jié)構(gòu)表面上的形態(tài)顯著伸長(zhǎng)，其中在蜂窩結(jié)構(gòu)上形成了更長(zhǎng)的突起，因而蜂窩結(jié)構(gòu)能夠誘導(dǎo)細(xì)胞骨架應(yīng)力的增強(qiáng)，從而選擇性成骨分化［32］。

最近，還有研究將目光聚焦于三維支架材料，Mao 等［33］將PDLSCs 分別種植在平坦表面、致密表面和納米棒/微棒混合體的生物陶瓷上，在對(duì)比后發(fā)現(xiàn)PDLSCs 在混合體上附著力更強(qiáng)，細(xì)胞質(zhì)延伸的更明顯，并且細(xì)胞的肌動(dòng)蛋白絲排列規(guī)則且平行于細(xì)胞的長(zhǎng)軸；可能是由于細(xì)胞在納米棒和微棒混合體表面的三維結(jié)構(gòu)上時(shí)，細(xì)胞與生物陶瓷表面之間的接觸面積增加，而PDLSCs 邊緣向三維納米結(jié)構(gòu)的延伸導(dǎo)致細(xì)胞形態(tài)擴(kuò)展，附著性增強(qiáng)。該研究進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)與對(duì)照組相比，在納米棒和微棒混合體組中的成骨特異性轉(zhuǎn)錄因子（runtrelated transcription factor 2，Runx2）、堿性磷酸酶（alkaline phosphatase，ALP）的表達(dá)在第4 天明顯上升，骨鈣素（osteocalcin，OCN）在第7 天明顯增強(qiáng)。因此，接種在混合體上的PDLSCs 可通過Wnt/βcatenin 信號(hào)通路向成骨分化。有學(xué)者并未局限于對(duì)牙周骨組織修復(fù)的研究，還考慮牙骨質(zhì)-牙周膜-牙槽骨復(fù)合物的重建。Liu 等［34］使用三維納米復(fù)合水凝膠支架促進(jìn)牙骨質(zhì)的形成，從而將細(xì)胞和生長(zhǎng)因子遞送至兔上頜牙周缺損。該支架有三層：第一層是為牙骨質(zhì)/牙本質(zhì)界面設(shè)計(jì)的100 μm微通道，第二層是為牙周膜設(shè)計(jì)的600 μm 微通道，第三層是為牙槽骨設(shè)計(jì)的300 μm 微通道。重組人類釉原蛋白、結(jié)締組織生長(zhǎng)因子和重組人骨形態(tài)發(fā)生蛋白2，分別在第一、二和三層中進(jìn)行了空間傳遞和時(shí)間釋放。牙髓干細(xì)胞（dental pulp stem cells，DPSCs）、PDLSCs 和牙槽骨干/祖細(xì)胞（alveolar bone stem/progenitor cells，ABSCs）分別在4 周的體外培養(yǎng)后獲得了特定的組織表型。隨后將具有/不具有生長(zhǎng)因子FGF-2 的三層納米復(fù)合水凝膠支架置于兔上頜牙周缺損中。與單獨(dú)使用支架相比，具有生長(zhǎng)因子的三層納米支架實(shí)現(xiàn)了完全的骨缺損閉合和愈合，形成了新的松質(zhì)樣組織。并在第3 個(gè)月時(shí)證實(shí)了新牙骨質(zhì)、纖維狀牙周膜和含有骨小梁的牙槽骨的生成。

盡管已經(jīng)有許多研究證明了幾十納米至幾微米范圍內(nèi)的表面形貌顯著影響干細(xì)胞的分化，但納米形貌誘導(dǎo)肌動(dòng)蛋白重組的潛在分子機(jī)制仍不清楚。有關(guān)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)誘導(dǎo)細(xì)胞分化的機(jī)制研究發(fā)現(xiàn)納米形貌產(chǎn)生的膜曲率可以被細(xì)胞內(nèi)曲率傳感蛋白識(shí)別以激活包括神經(jīng)Wiskott-Aldrich 綜合征蛋白（neural Wiskott-Aldrich syndrome protein，NWasp）、皮層肌動(dòng)蛋白和Arp2/3 復(fù)合物的下游信號(hào)傳導(dǎo)，使分支的F-肌動(dòng)蛋白成核，進(jìn)而促進(jìn)應(yīng)力纖維組織和粘著斑成熟［35］。在進(jìn)一步地有關(guān)曲率對(duì)干細(xì)胞成骨分化機(jī)制的研究中發(fā)現(xiàn)，與光滑形貌和不規(guī)則微尺度形貌表面進(jìn)行比較，帶負(fù)電荷的細(xì)胞在具有微細(xì)溝槽和納米級(jí)孔隙的分層微納米形貌上顯示出最高的密度，從而募集更多帶正電荷的錨蛋白來增強(qiáng)細(xì)胞粘附。其可能原因是黏著斑構(gòu)建的最適平均整聯(lián)蛋白間隔約為45 nm，而分層微納米形貌的納米孔直徑約為40 nm。表面上均勻分布的納米級(jí)特征基本上與整聯(lián)蛋白的間隔分布相匹配，因此更有利于形成成熟的粘著斑，提高了細(xì)胞粘附性［36］。該研究還進(jìn)一步表明細(xì)胞的PI3K-AKT 信號(hào)通路在分層微納米形貌中被激活，并且該通路的激活同時(shí)也伴隨著整聯(lián)蛋白α2 的高表達(dá)?？梢酝茢啵?lián)蛋白α2 的強(qiáng)制表達(dá)可以激活PI3K-AKT信號(hào)傳導(dǎo)途徑，從而促進(jìn)成骨分化［36］。

3 機(jī)械力對(duì)牙周骨組織工程干細(xì)胞成骨分化的影響

大量體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)及臨床實(shí)踐表明，適當(dāng)?shù)臋C(jī)械力對(duì)牙源性干細(xì)胞成骨分化、牙槽骨和牙骨質(zhì)等組織的生長(zhǎng)與重建有著密切聯(lián)系［37］。在生理?xiàng)l件下、口腔治療過程中及病理狀態(tài)下，均存在對(duì)牙體組織和牙周組織的機(jī)械力?？赏ㄟ^對(duì)機(jī)械力施加控制，進(jìn)而改變細(xì)胞分泌的信號(hào)分子來調(diào)控牙源性干細(xì)胞的成骨/破骨向分化，誘導(dǎo)牙周骨組織朝著預(yù)期的方向進(jìn)行修復(fù)和重建再生［38］。因此只有將機(jī)械力與支架材料的性能聯(lián)動(dòng)起來，才能更好地發(fā)揮支架材料在植入口腔后的作用。

在牙齒咀嚼和咬合過程中均存在對(duì)牙周組織的機(jī)械負(fù)荷。正常生理?xiàng)l件下，適宜的機(jī)械負(fù)荷有利于牙周組織的生長(zhǎng)及健康。將模擬天然組織環(huán)境的機(jī)械應(yīng)力條件與納米纖維基質(zhì)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相結(jié)合，發(fā)現(xiàn)納米纖維的排列能夠影響PDLCs 在基質(zhì)上的鋪展和分布。與隨機(jī)排列的膠原纖維相比，定向排列的膠原纖維更能增強(qiáng)PDLCs 的成骨分化能力。在PDLCs/納米纖維基質(zhì)上施加了在生理范圍內(nèi)的6%應(yīng)變后，發(fā)現(xiàn)隨著機(jī)械負(fù)荷的增加，PDLCs 的成骨因子表達(dá)下降，成骨分化能力減弱，并且PDLCs 的形態(tài)由非定向變?yōu)槎ㄏ颍p極），進(jìn)而能夠垂直排列在無序納米纖維上。提示了在機(jī)械力與拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的聯(lián)動(dòng)作用下，PDLCs 可伴隨著細(xì)胞骨架排列方式的變化，調(diào)控組織的骨重塑［39］。

缺少重力會(huì)對(duì)組織發(fā)育產(chǎn)生負(fù)面影響，導(dǎo)致肌肉和骨骼萎縮，從而造成礦物質(zhì)攝入減少和礦物質(zhì)吸收增加、心血管疾病以及血液循環(huán)問題［40］。相反，通過離心模擬超重力條件下的細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)表明，超重力環(huán)境對(duì)成骨細(xì)胞生成相關(guān)基因如骨鈣蛋白、維生素D 受體和Runx2 產(chǎn)生了有利影響［41］。有研究將MSCs在200 nm寬孔距、50 nm深、120 nm 寬的納米溝槽基底上培養(yǎng)，隨后對(duì)其進(jìn)行47 rpm 離心以產(chǎn)生超重力。當(dāng)兩種刺激結(jié)合時(shí)，觀察到對(duì)細(xì)胞增殖的累加效應(yīng)，并且在培養(yǎng)7 d 后增強(qiáng)了MSCs 的礦化作用以及骨鈣素mRNA 的表達(dá)；納米溝槽基底上細(xì)胞數(shù)量的增加可能與有絲分裂紡錘體的快速排列有關(guān)，因?yàn)橛薪z分裂紡錘體纖維從細(xì)胞的兩個(gè)極點(diǎn)平行地向細(xì)胞核延伸，其中紡錘體的平行對(duì)齊對(duì)于染色體移動(dòng)和細(xì)胞分裂至關(guān)重要，所以該過程的加快可以促進(jìn)細(xì)胞的分裂；而細(xì)胞在7 d 后的大量礦化可能是由于細(xì)胞數(shù)量增加，MSCs 在超重力的作用下會(huì)增加骨鈣素的表達(dá)水平，該水平的增加能夠提高骨礦化的程度和維持鈣離子的穩(wěn)態(tài)，促進(jìn)了MSCs的成骨表達(dá)［42］。

4 總結(jié)與展望

牙周骨組織是一種由牙骨質(zhì)和牙槽骨組成的復(fù)雜組織，運(yùn)用于牙周骨組織工程的支架材料應(yīng)具備適合細(xì)胞附著、增殖和分化的表面結(jié)構(gòu)及與植入部位相匹配的機(jī)械性能［43］。然而，現(xiàn)有生物材料的物理性能和空間結(jié)構(gòu)與天然牙周骨組織的匹配程度仍存在差異，牙源性干細(xì)胞在移植進(jìn)入需要修復(fù)的組織后常喪失活性，無法如預(yù)期啟動(dòng)成骨相關(guān)信號(hào)通路進(jìn)行成骨向分化。并且由于體內(nèi)外環(huán)境存在一定差異，在支架材料攜帶牙源性干細(xì)胞植入機(jī)體后，還要承受生理?xiàng)l件下機(jī)械力所帶來的影響。因此，開發(fā)一系列能與天然組織最大化匹配、與生理狀況相適應(yīng)、并且能與成骨活性因子相結(jié)合的支架材料，對(duì)增強(qiáng)牙源性干細(xì)胞在骨組織修復(fù)中的成骨活性尤為必要。

【Author contributions】Li TL, Chang XN, Chou XT, Fu D collected the references and wrote the article, Zhang T revised the article. All authors read and approved the final manuscript as submitted.