线粒体融合与分裂失衡在牙髓干细胞炎症衰老中的作用及调控机制研究

　　本研究针对牙髓干细胞（DPSCs）在炎症微环境中再生能力受损的临床难题，聚焦线粒体动力学异常调控机制。研究人员通过体内外实验证实，炎症通过下调融合蛋白OPA1、上调分裂蛋白DRP1破坏线粒体稳态，诱发DPSCs衰老和分化功能障碍。抑制DRP1或增强OPA1可逆转线粒体功能障碍，恢复DPSCs再生潜能，为活髓保存治疗提供了靶向线粒体的新型治疗策略。

　　

在口腔疾病治疗领域，活髓保存治疗（Vital Pulp Preservation Therapy, VPT）是保留天然牙的关键手段，而其成功高度依赖于牙髓干细胞（Dental Pulp Stem Cells, DPSCs）的再生能力。然而，临床中常见的牙髓炎症微环境会引发DPSCs的衰老和功能障碍，导致VPT失败。慢性炎症产生的活性氧（ROS）、脂多糖（LPS）等因子可直接干扰DPSCs的自我更新和分化进程，但其深层机制尚未明确。近年来研究表明，线粒体作为细胞能量代谢的核心细胞器，其动态平衡——即线粒体融合（fusion）与分裂（fission）的协调——对维持干细胞功能至关重要。线粒体融合由OPA1、MFN1/2等蛋白介导，有助于修复损伤；分裂则由DRP1、FIS1调控，可清除受损组分。已有研究发现，炎症可导致线粒体动力学失衡，但这一现象在DPSCs中的作用及其与炎症衰老的关系仍不清楚。

为此，来自南京大学医学院附属口腔医院的研究团队在《International Dental Journal》发表论文，系统探讨了线粒体融合与分裂异常在DPSCs炎症衰老中的调控作用及机制。研究通过临床样本分析与体外细胞实验相结合，证实炎症通过破坏OPA1/DRP1平衡诱导线粒体功能障碍和细胞衰老，并进一步通过药理干预验证了调控线粒体动力学可作为恢复DPSCs再生功能的潜在策略。

为开展本研究，作者运用了多种关键技术方法：首先，从临床拔除的智齿中 ethically 收集了健康与炎症牙髓组织样本，进行组织学（H&E染色）、氧化应激指标（MDA、GSH含量）和免疫组化分析（检测p21、OPA1、DRP1）；其次，通过体外培养人DPSCs，使用LPS构建炎症衰老模型，并应用线粒体融合抑制剂MYLS22（靶向OPA1）和分裂抑制剂Mdivi-1（靶向DRP1）进行干预；进而采用EdU染色、SA-β-gal染色、流式细胞术等技术评估细胞增殖、衰老与凋亡；通过ALP/ARS染色评价成骨/牙本质向分化能力；利用MitoSOX、TMRM染色、ATP检测及透射电镜（TEM）观察线粒体ROS、膜电位（MMP）、超微结构与功能变化。

研究结果部分通过多个维度展开：

Disruption of mitochondrial homeostasis by inflammation leads to dental pulp senescence

临床样本分析显示，与健康牙髓相比，牙髓炎组织中出现炎性细胞浸润，氧化应激指标MDA和GSH升高，衰老标志物p21表达上升，同时线粒体融合蛋白OPA1下调而分裂蛋白DRP1上调，表明炎症破坏了线粒体动力学平衡并诱导组织衰老。

LPS and abnormal mitochondrial fusion and fission synergistically induce cellular damage in DPSCs

体外实验表明，LPS处理导致DPSCs死亡增加、增殖能力下降（EdU阳性率降低）、衰老加速（SA-β-gal阳性细胞增多）以及凋亡上升，这些效应在加用OPA1抑制剂MYLS22后加剧，而DRP1抑制剂Mdivi-1则显著缓解上述损伤。

Abnormal mitochondrial fusion and fission exacerbated LPS-induced differentiation failure in DPSCs

在成骨/牙本质向分化实验中，LPS显著抑制了ALP活性和矿化结节形成（ARS染色），MYLS22进一步削弱了分化能力，而Mdivi-1则部分恢复了DPSCs的分化功能，说明线粒体分裂过度是分化障碍的重要原因。

LPS triggers mitochondrial dynamics dysregulation and dysfunction in DPSCs

分子机制上，LPS下调了OPA1 mRNA和蛋白表达，上调了DRP1，同时促进了炎症因子IL-1β和TNF-α的释放。功能上，LPS引起线粒体ROS过量产生、膜电位（MMP）崩溃和ATP合成减少，超微结构显示线粒体肿胀、嵴结构破坏。MYLS22加剧了这些异常，而Mdivi-1则有效改善了线粒体功能。

讨论与结论部分指出，该研究首次在DPSCs中揭示了炎症通过扰乱OPA1-DRP1平衡导致线粒体动力学失调，进而诱发细胞衰老和再生功能障碍的机制。这一过程涉及线粒体氧化应激、能量代谢障碍和结构损伤的多层次恶化。重要的是，调控线粒体分裂（抑制DRP1）或促进融合（增强OPA1）可有效阻断这一恶性循环，恢复DPSCs的活力与多向分化能力。该研究不仅深化了对牙髓炎症微环境下干细胞衰老机制的理解，也为开发靶向线粒体的新型治疗策略（如使用Mdivi-1或OPA1激动剂）提供了实验依据，对提高活髓保存治疗的成功率、推动再生牙医学的发展具有重要意义。