静态机械拉伸应变对人牙周膜成纤维细胞前列腺素E2分泌量的影响
【摘要】 目的:研究静态机械拉伸应变对体外培养的人牙周膜成纤维细胞前列腺素E2(PGE2)分泌量的影响。方法:实验的拉伸应变量设为0%、8%、12%、16%、20%5种,加力时间为24、48、72 h3种,总共分为15组,每组设3个样本。加力完毕后,用RIA ELISA法分析每个样本培养基中PGE2的含量并进行统计分析。结果:在0%力值组,PGE2的每天分泌量与加力时间无关;在8%、12%、16%力值组,PGE2的每天分泌量随着加力帮写论文时间和力值的增加而递增,但每天递增量随着加力时间的增加而减少;在20%力值组,PGE2的每天分泌量与加力时间成反比;在各个时间组,PGE2的每天分泌量均在16%力值处达到最高值。结论:在细胞的生理应变承受范围(0%、8%、12%、16%)内,静态机械拉伸应变促进人牙周膜成纤维细胞PGE2的分泌,但刺激效应随着加力时间的增加而减少;当拉伸应变量超过了细胞的生理应变承受范围(20%),则PGE2的分泌量会随着加力时间的增加而减少。
【关键词】 牙周韧带;成纤维细胞;前列腺素E2;拉伸应变
Effects of static tensile strain on the production of prostaglandin E2by human periodontal liga-ment fibroblast
【Abstract】Objective:To study the effects of static tensile strain on the secretion of prostaglandin E2(PGE2) of hu-man periodontal ligament fibroblasts (PLFs).Methods:Human PLFs were treated by tensile strain values of 0%,8%,12%,16% and 20% for 24, 48 and 72 h respectively with a self-devised loading apparatusin vitro. All sam-ples were randomly allocated into 15 groups and there were 3 in each group. After treatment http://www.51lunwen.org/kouqiang/culture media of thesamples were collected and the content of PGE2in each medium sample was determined using RIA ELISA. The dataanalysis was carried out with SPSS using Dunnett test.Results:In group of 0% the secretion of PGE2by PLFs perday had no relation with loading time; E2secretion increased with the increace of loading time and with the tensilestrain value in the group of 8%,12% and 16%(P<0.05). The secretive amount of PGE2was inversely proportion-al to the loading time in the group of 20%. When the cells were under the tensile strain value of 16% the secretionamount of PGE2reached the maximum.Conclusion:The static tensile strain of physiological extent (0%,8%,12%and 16%) stimulates the secretion of PGE2by human PLFs. When the strain is over the physiological extent(20%)it will result in the decrease PGE2secretion.
【Key words】 Periodontal ligament;Fibroblast;Prostaglandin E2;Tensile strain
牙周膜是一层致密的结缔组织,位于牙根和牙槽骨之间,起着支持牙齿,承担和分散咬合力的作用。在体内外环境理化因素的影响下,牙周膜组织不断的进行着改建以适应环境和功能的变化。在正常的生理状况下,机械拉伸力是维持牙周膜改建的最主要因素。牙周膜在咬合力的作用下,其中的细胞成分,主要是牙周膜成纤维细胞(PDLF)释放出多种细胞因子,实现对牙周膜本身以及周围牙槽骨的改建,以适应咬合力的变化。前列腺素E2(Prostaglandin E2,PGE2)是其中释放的一种因子,它是一种非饱和性脂肪酸,参与细胞的多种功能,如刺激牙周膜成纤维细胞合成胶原酶[1],通过促进破骨细胞的形成,并抑制钙化来促进牙槽骨的吸收,参与牙槽骨1985.3
分泌PGE2。Saito等对人牙周膜成纤维细胞和小鼠成骨细胞施以间断压力,观察到PGE2明显增加[7]。Ya-maguchi[6]研究发现,不同强度的机械力诱发PGE2的产生量不同,高强度的机械力刺激产生的PGE2量明显增多。本实验亦证明,当应变值在细胞正常生理承受范围内,机械拉伸应变量与体外培养的牙周膜成纤维细胞的PGE2分泌量存在着正相关;并且,PGE2的分泌量随着加力时间的增加而增加。表现在各个时间组,PGE2分泌量随着应变值的增加而呈递增关系,在16%处达到最高值。而在20%处,光镜下可见有部分细胞发生变性坏死,而这种情况在其他力值组并未发生。据此,我们可以认为20%的拉伸应变已经超出了细胞正常的生理承受极限,引起了细胞的变性死亡。所以,PGE2的每天分泌量反而减少。
2.2 体外培养的PDLF受到0%的拉伸应变后,随着时间的增加,其PGE2的每天分泌量有波动,但差别不大(图3)。 图1 人牙周膜成纤维细胞波丝蛋白染色阳性 图2 人牙周膜成纤维细胞光镜下形态图3 各力值组PGE2每天分泌量随加力时间的分布情况2.3 体外培养的PDLF受到8%,12%,16%的拉伸应变后,随着时间的增加,其PGE2的每天分泌量随着时间的增加而呈递增的趋势,其中,又以第一天增加最多(图3)。
2.4 体外培养的PDLF受到20%的拉伸应变时,加力24 h后PGE2的分泌量比对应的0%组有明显的增加;第二天PGE2的分泌量比第一天反而有下降,但比对应的0%组的分泌量还是有增加;第三天PGE2的分泌量继续下降,低于对应的0%组的分泌量(图3)。2.5 加力第一天,PDLF的PGE2分泌量随着应变值的增加而增加,但最高值在16%处,20%组的PGE2分泌量大致同12%组相同;第二天,PDLF的PGE2分泌量的分布规律大致等同与第一天,随着应变值的增加而增加,最高值还在16%处,但20%组的PGE2分泌量较第一天减少,大致等同与8%组;第三天,PDLF的PGE2分泌量的分布规律未发生大的变化,随着应变值的增加而增加,最高值还在16%处,但20%组的PGE2分泌量减少到比对应的0%组还低。
1 材料与方法
1.1 实验细胞的制备见
1.2 免疫组织化学鉴定将第三代牙周膜成纤维细胞接种到放有盖玻片的培养皿中培养,待细胞爬满玻片后取出,用丙酮固定,吹干,按常规ABC法操作,进行波丝蛋白染色,在光镜下观察胞质染色情况。1.3 加力装置见参考文献〔3〕。 其基本原理是将人牙周膜成纤维细胞接种到弹性培养皿中,当细胞贴壁生长后,将培养皿置于凸形球冠底座上,把加力砝码放于培养皿上,使其弹性底面与球冠底座表面充分接触而发生变形,这样就把加力砝码垂直向的压力转变成弹性底面的拉伸应变。而细胞是通过附着斑黏附在弹性底面生长,弹性底面的拉伸应变促使了细胞的拉伸变形。由此,把压力转变成了细胞所受到的机械拉伸应力。当球冠的高度及球半径不同时,弹性底面的形变也不同,这样细胞受到的拉伸应力也不同,拉伸应变量可以通过计算球冠表面积的变化得出[4]。这样,通过设计、制作不同高度和半径的球冠底座就可给体外培养的人牙周膜成纤维细胞施加不同的机械拉伸应力,计算公式见参考文献〔3〕。
1.4 试剂及实验器材倒置相差显微镜(IX70-SIF2型,Olympus OpticailCO.LTD);水套式二氧化碳孵箱(3111型,Forma Sci-entific Inc.USA);隔水式电热恒温培养箱(PYS-DHS型,湖北黄石市医疗器械厂);弹性培养皿(Q7-4860型硅橡胶,Dow Corning CO.USA);全自动微板洗板仪(EL 404型,Bio-Tek CO. USA);全自动微板读板仪(HTS 7000PLUS,Perkin Elmer CO. USA);医用实验数据处理智能系统;高糖DMEM培养基(Hyclone USA),内含200 g/L加强型小牛血清(Hyclone USA),100 U/ml青霉素,100μg/ml链霉素;PGE2EIA单克隆试剂盒(Prostaglandin E2EIAkit-Monoclonal
