SUMO1修饰的IGF-1R结合SNAI2抑制高糖刺激的PDLSCs成骨分化

作     者：姜荣荣 

作者单位：南通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：冯兴梅

授予年度：2022年

学科分类：1003[医学-口腔医学] 1002[医学-临床医学] 100201[医学-内科学(含：心血管病、血液病、呼吸系病、消化系病、内分泌与代谢病、肾病、风湿病、传染病)] 100302[医学-口腔临床医学] 10[医学] 

主      题：胰岛素样生长因子1受体 牙周膜干细胞 高糖 成骨分化 蜗牛家族转录抑制因子2 

摘      要：目的胰岛素样生长因子1受体(insulin-like growth factor 1 receptor,IGF-1R)在调节与糖尿病相关的功能损害方面发挥着重要作用。然而,目前关于IGF-1R在糖尿病患者牙槽骨的持续性破坏中的作用尚未报道。因此,本文将寻找导致糖尿病患者牙周组织呈慢性进行性破坏、牙槽骨修复再生困难的原因,探究IGF-1R在该病损过程中发挥的作用及其调控机制,为进一步治疗糖尿病患者的牙周病提供理论依据和技术支持。方法收集青少年患者因正畸治疗需要减数拔除后的前磨牙,分离并培养牙周膜干细胞(periodontal ligament stem cells,PDLSCs)。成骨诱导液中加入不同糖浓度(5.5 mmol/L、11 mmol/L、25 mmol/L、44 mmol/L)的无菌葡萄糖溶液,在诱导成骨分化的第7、14和21天,分别采用RT-PCR、Western Blot、茜素红染色法和碱性磷酸酶(alkaline phosphatase staining,ALP)染色法等实验来研究不同葡萄糖浓度对PDLSCs成骨分化能力的影响。使用细胞膜、细胞核蛋白提取试剂盒分析细胞膜上和细胞核内的IGF-1R的表达变化。采用免疫共沉淀、细胞荧光等实验,探寻高糖环境下IGF-1R的蛋白质修饰变化以及对PDLSCs成骨分化的生物学影响。采用CCK-8试验来确定IGF-1R抑制剂(NVP-ADW742)对PDLSCs活力和增殖无影响的最佳浓度。然后使用Western Blot、茜素红染色和ALP染色法等实验进一步探究NVP-ADW742是否可以逆转高糖环境引起的PDLSCs成骨分化受限。结果研究发现,与正常糖浓度成骨诱导液相比,高糖成骨诱导液培养的PDLSCs成骨分化能力受到明显抑制,并且其成骨分化的标志物RUNX2(runt-related transcription factor 2)明显下降,在此过程中SNAI2(snail family transcriptional repressor 2)的表达降低。此外,高糖成骨诱导液培养的PDLSCs中IGF-1R的表达水平升高,细胞膜和细胞核内的IGF-1R也呈现出不同程度地表达升高。在高糖的刺激下,所有蛋白的SUMO化修饰也得到了增强,同时,IGF-1R的SUMO化程度也升高。细胞膜上SUMO1修饰的IGF-1R在高糖的刺激下转运入细胞核内与SNAI2相结合,从而抑制了PDLSCs的成骨分化。然而,在高糖成骨诱导液中加入IGF-1R抑制剂一段时间后,PDLSCs的成骨分化能力得到了改善。结论研究表明,高糖刺激促进了IGF-1R的SUMO化修饰,SUMO化的IGF-1R通过入核与SNAI2结合,抑制PDLSCs的成骨分化,这可能是导致糖尿病患者牙周骨组织丢失的关键因素。然而,抑制IGF-1R又能逆转由高糖刺激引起的PDLSCs成骨分化受限。因此我们可以最大限度地控制下游多种损伤信号因子,为解决糖尿病患者慢性牙周病长期不愈以及实现牙周再生带来新的希望。