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Bone Res | 四川大学袁泉团队首次构建了小鼠下颌牙槽骨的单细胞图集,揭示了独特的牙槽骨免疫微环境

牙槽骨是支撑牙齿的下颌骨的加厚脊。它受到持续的咬合力和病原体侵袭,因此处于主动的骨重塑和免疫调节状态。考虑到它们的不同发育起源和产后重塑模式,牙槽骨与长骨相比具有独特的优势。但是,仍然缺乏在单细胞水平上对牙槽骨的系统解释。


2021年3月15日,四川大学袁泉团队Bone Research (IF=11.51) 在线发表题为“Mapping the immune microenvironment for mandibular alveolar bone homeostasis at single-cell resolution”的研究论文,该研究通过单细胞RNA测序(scRNA-seq)构建了小鼠下颌牙槽骨的单细胞图集。


在牙槽骨中发现了更活跃的免疫微环境,与长骨相比,成熟的免疫细胞所占的比例更高。在所有免疫细胞群体中,单核细胞/巨噬细胞亚群与间充质干细胞(MSCs)亚群最活跃地相互作用。与长骨相比,牙槽骨单核细胞/巨噬细胞表达更高水平的Oncostatin M(Osm),这会促进成骨细胞分化并抑制MSCs的成脂分化。总之,该研究揭示了独特的牙槽骨免疫微环境,它可以为口腔疾病的治疗提供更精确的免疫调节靶标。

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由于牙源性炎性反应和咬合应力刺激,牙槽骨的代谢和重塑被认为是整个骨骼系统中最活跃的。牙槽骨具有不同的发育起源和骨化过程,颅面骨髓间充质干细胞(MSC)显示出较高的增殖速率和成骨分化潜能,但软骨和成脂分化能力较低。有趣的是,牙槽骨对骨质流失和脂肪细胞积累更具抵抗力。牙槽骨通过牙周屏障与外部微环境接触,这对牙槽骨的免疫稳态起着重要的调节作用。尽管有越来越多的证据表明牙槽骨具有独特的生理特性,但仍然缺乏牙槽骨细胞异质性的系统描述。

单细胞RNA测序(scRNA-seq)使得有可能在单个细胞水平上分析组织异质性,并探索不同细胞亚型对生理功能和发病机制的贡献。最近,两项独立的研究利用荧光激活细胞分选术(FACS)构建了完整的长骨基质细胞单细胞图谱。

除基质细胞外,骨骼系统还是造血谱系的最大储存库,其中包含造血干细胞,淋巴/髓样祖细胞和成熟的免疫细胞。这些免疫细胞与骨髓基质细胞相互作用,从而调节骨骼系统的稳态。巨噬细胞对骨基质细胞的调节作用已得到证实,巨噬细胞耗竭的小鼠表现出骨质疏松表型。幼鼠骨髓巨噬细胞移植后,在骨折部位观察到了移植的巨噬细胞浸润,促进了骨折的愈合。

在这项研究中,对小鼠下颌牙槽骨进行scRNA-seq,并揭示了巨噬细胞是与MSC相互作用的最大细胞群。与长骨髓(LBM)相比,活化的巨噬细胞亚簇在肺泡骨髓(ABM)中的比例更高,并且该亚簇是分泌细胞因子Oncostatin M(Osm)的主要群体。ABM巨噬细胞条件培养基可通过Osm依赖性途径更有效地促进MSC的成骨分化并抑制成脂分化。总之,该研究揭示了独特的牙槽骨免疫微环境,它可以为口腔疾病的治疗提供更精确的免疫调节靶标。



参考消息:

https://www.nature.com/articles/s41413-021-00141-5


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