Regulation of Alveolar Bone Marrow MSC Senescence in Skeletal Aging and Periodontitis

骨骼衰老和牙周炎中牙槽骨髓 MSC 衰老的调节

基本信息

  • 批准号:
    10621947
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 37.05万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2021
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2021-07-02 至 2026-04-30
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

ABSTRACT Aged craniofacial skeleton significantly impairs the repair and regeneration of trauma-induced bony defects. Advanced age is a critical risk factor for many chronic and debilitating skeletal diseases including osteoporosis and periodontitis. Periodontitis is the inflammatory destruction of alveolar bone and periodontal connective tissue, resulting in the loss of tooth support. The disease susceptibility and severity increase dramatically with age, leading to a significant public health concern in the aging society. However, the mechanisms that drive craniofacial skeletal aging and age-related exacerbation of periodontitis remain largely unknown. Cellular senescence, the halting of proliferation for aged and damaged cells, play an important role in age- related chronic diseases including diabetes, osteoporosis and periodontitis. Mesenchymal stem cells (MSCs) possess self-renewal ability and multiple lineage potentials. Exhaustion of the MSC pool through senescence represents one of the hall marks for skeletal aging. Senescent MSCs lose potential for proliferation, self-renewal and osteogenic differentiation, contributing to the impaired bone mass and delayed repair in long-bone. MSC senescence is also associated with age-induced acculumation of oxidative stress, mitochondrial dysfunction and DNA damage. The stress-induced senescence could alter MSC-mediated immunomodulation through senescence-associated secretory phenotype (SASP). The direct evidence on the molecular link between MSC senescence and age-related craniofacial bone loss is lacking. Notably, alveolar bone marrow derived MSCs (aBMSCs), compared to long-bone MSCs, are more suitable for craniofacial repair, but exhibit niche-specific behaviors and responses to environmental stimuli. Peroxisome proliferator-activated receptor γ coactivators 1α (PGC-1α) is a transcriptional coactivator with essential roles in mitochondrial biogenesis and regulation of oxidative stress in various mitochondria-rich tissues. Recently, we found that PGC-1α directly regulates cell fate decisions of MSCs to protect against skeletal aging and osteoporosis. PGC-1α depletion also impaired ROS defense in MSCs, resulting in increased oxidative stress. However, the role of PGC-1α in MSC senescence and craniofacial skeletal tissue is unknown. Based on our preliminary experiments, MSC-specific depletion of PGC-1α significantly exacerbated age-induced trabecular bone loss in the mandible. Global depletion of PGC-1α exacerbated periodontal inflammation and bone loss in murine periodontitis models. Intriguingly, in vitro assays revealed that lack of PGC-1α promoted replicative senescence of aBMSCs. Thus, we hypothesize that PGC-1α modulates aBMSC senescence via regulation of oxidative stress to impact age-related craniofacial and periodontal bone loss. To test our hypothesis, we propose the following aims:1) To determine if PGC-1α regulates senescence of aBMSCs and craniofacial skeletal aging; 2) To determine if PGC-1α regulates cellular senescence to influence age-exacerbated periodontal bone loss; 3) To elucidate the underlying molecular mechanism of how PGC-1α modulates aBMSC senescence.
抽象的 老化的颅面骨骼会大大损害创伤引起的骨缺陷的修复和再生。 高年龄是许多慢性和使人衰弱的骨骼扫描的关键危险因素,包括骨质疏松症 牙周炎。 导致牙齿支持的丧失。 导致衰老社会的公共卫生关注。 颅面骨骼老化和与年龄有关的牙周炎加重仍然很大。 细胞衰老,年龄和受损细胞增殖的停止,在年龄中起重要作用 相关的慢性疾病,包括糖尿病,骨质疏松症和牙周炎。 具有自我更新能力和多个谱系潜力。 代表骨骼衰老的大厅标记之一。 和成骨分化,导致骨骼质量受损和长骨修复延迟。 衰老还与年龄引起的氧化条纹,线粒体功能障碍和 DNA损伤。 衰老相关的分泌表型(SASP)。 衰老和与年龄相关的颅面骨质流失缺乏牙齿骨髓。 (ABMSC)与长骨MSC相比更适合颅面修复 行为和对环境刺激的反应。 过氧化物酶体增殖物激活受体γ共激活因子1α(PGC-1α)是一种转录共激活因子,与 在各种线粒体组织中的线粒体生物发生和氧化应激调节中的重要作用。 最近,我们发现PGC-1α直接定于MSC的细胞命运决定以防止骨骼老化 骨质疏松症。 但是,基于我们的,PGC-1α在MSC衰老和颅面骨骼组织中的作用是未知的 初步实验,PGC-1α的MSC特异性耗竭显着加剧了年龄引起的小梁 下颌骨的骨骼损失。 鼠牙周炎模型。 因此,ABMSC的衰老。 氧化应激,影响与年龄相关的颅面和牙周骨损失。 以下目的:1)确定PGC-1α是否调节ABMSC和颅面骨骼老化; 2)确定PGC-1α是否调节细胞衰老以影响年龄的牙周骨质流失; 3)阐明了PGC-1α如何调节ABMSC衰老的基本分子机制。

项目成果

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专利数量(0)
Rejuvenation of Mesenchymal Stem Cells to Ameliorate Skeletal Aging.
  • DOI:
    10.3390/cells12070998
  • 发表时间:
    2023-03-24
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    6
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