随着年龄增长,牙齿变得越来越脆,更容易受到蛀牙损伤,最终可能导致牙齿脱落。牙齿具有内在的再生能力,这一过程由牙髓干细胞(DPSCs)驱动,这些干细胞会补充包括产生牙本质的成牙本质细胞在内的牙髓组织。然而,在衰老的牙齿中,DPSCs功能逐渐衰退,分裂减少,产生的成牙本质细胞也减少,这一过程被称为衰老或通过逐渐退化发生的生物老化过程。DPSCs的衰老被认为是导致牙齿健康随年龄下降的原因之一。
由中国四川大学余凡远领导的研究团队现已发现DPSCs衰老的一种机制,并确定了一种可能的应对策略。他们在《干细胞报告》期刊上发表的今日研究成果中,首先比较了受严重蛀牙影响的年轻和老年恒磨牙的再生能力。虽然大多数年轻牙齿可以保留,但超过一半的老年牙齿最终坏死,表明牙齿老化损害了牙髓再生能力。
为解释这一现象,余团队使用基因工程小鼠模型识别出一种特殊类型的DPSCs,这种干细胞在年轻牙齿中负责生成新的牙髓细胞和成牙本质细胞。这些干细胞在老年小鼠的牙齿中几乎不存在。此外,当这些干细胞从小鼠年轻牙齿中被消除后,牙髓发生衰老并含有显著减少的成牙本质细胞,这进一步强调了这类DPSCs亚群在牙齿再生中的关键作用。
这些干细胞的一个独特特征是表达一种名为NFATC1的蛋白质,这种蛋白质在年轻DPSCs中含量丰富,但在小鼠和人类老年牙齿细胞中显著减少。NFATC1对小鼠DPSCs的正常功能至关重要,因为其缺失会阻止成牙本质细胞的生成,在年轻牙齿中诱发衰老,并降低牙齿受伤后的再生能力。令人鼓舞的是,通过使用"清除衰老细胞"(senolytic)药物组合,可以刺激NFATC1缺乏小鼠的牙齿再生。
这项研究表明,特定类型的NFATC1+ DPSCs对牙齿再生和防止衰老至关重要。后续研究将需要证实保护这些干细胞是否能对抗牙齿衰老。
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图片说明:成人Nfatc1-CreER; tdTomato; 2.3kb-Col1 GFP品系牙髓的追踪结果免疫荧光图像,证明了NFATc1+ DPSCs在体内持续产生成牙本质细胞。此图像报告于《干细胞报告》上发表的研究《NFATc1功能障碍触发的间充质干细胞衰老导致牙齿老化,可通过清除衰老细胞疗法治疗》(图2L)。
图片来源:余凡远及同事
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