FOXO1介导的细胞周期停滞能够增强球形培养的人类牙周韧带来源的多能间充质基质细胞的成骨分化

《Regenerative Therapy》：FOXO1-mediated cell cycle arrest enhances osteogenic differentiation of spheroid-cultured human periodontal ligament–derived multipotent mesenchymal stromal cells

　　

广中翔（Sho Hironaka）|小塚聡（Satoru Onizuka）|佐野幸太郎（Kotaro Sano）|岡裕一郎（Yuichiro Oka）|菅武則（Takenori Suga）|小鹿部昭一郎（Shoichiro Kokabu）|有吉渡（Wataru Ariyoshi）|中泽浩二（Kohji Nakazawa）|望月新一（Shinichi Mochizuki）|臼井道彦（Michihiko Usui）

日本福冈县北九州市小仓北区真珠津2-6-1，九州牙科大学保守牙科再生科学系牙周病学部

摘要

引言

牙周炎是一种慢性炎症性疾病，其特征是牙槽骨逐渐丧失。尽管球形培养能够增强人牙周韧带来源的多能间充质基质细胞（hPDLMSCs）的成骨和再生潜能，但其背后的分子机制仍不明确。本研究旨在探讨球形培养的hPDLMSCs的转录特征，重点关注细胞周期调控和Forkhead Box O（FOXO）转录因子。

方法

采用RNA测序技术对单层培养和球形培养的hPDLMSCs进行了转录组分析，鉴定出差异表达的基因和富集的信号通路，并通过qRT-PCR和Western blotting进行了验证。随后通过流式细胞术比较了单层培养和球形培养hPDLMSCs的细胞周期特性。通过siRNA介导的敲低实验结合细胞周期和成骨分化分析，研究了FOXO1和FOXO4的功能作用。

结果

转录组分析显示，球形培养的hPDLMSCs中与细胞周期相关的基因和FOXO信号通路发生了显著变化，包括与细胞周期进展相关的周期蛋白家族基因表达下调。球形培养导致细胞周期停滞，表现为G0/G1期细胞比例增加以及FOXO1、FOXO4和周期蛋白依赖性激酶抑制剂（CDKN1A、CDKN1B和CDKN1C）表达升高。FOXO1敲低促进了细胞周期进展，显著降低了干性和成骨标志物的表达以及碱性磷酸酶活性。同样，FOXO4敲低也降低了与干性相关的基因表达，但对成骨分化的影响有限。

结论

FOXO1介导的细胞周期调控有助于维持球形培养hPDLMSCs的干性和成骨潜能，表明FOXO1可能是牙周组织再生的一个有前景的目标。