牙周炎是一种累及牙周支持组织的慢性炎症性疾病,尤其是牙槽骨的逐渐丧失,导致受累牙逐渐松动,若不经及时有效的治疗,受累牙的脱落将不可避免。目前多种针对牙周炎的治疗方法,从牙周基础治疗到牙周手术治疗,能够阻断病程的进展、缓解牙周炎的症状,但对于已经缺失的牙周支持组织尤其是牙槽骨,仍不能得到令人满意的治疗效果。牙周炎发病率高,流行范围广,多个流行病学的调查指出牙周炎在全球范围内影响从年轻人到老年人的大多数人群。这提示对于牙周炎的病理机制的研究仍然十分重要。牙周炎发生在一个炎症微环境,而这个微环境中不仅有各种炎性成分,也伴随着氧含量的降低这一特点。而高原牙周炎更是低氧引起的常见疾病。确切地说,牙周炎患者的牙周区域是一个既有炎症又伴随低氧的微环境。那么很有必要揭示出低氧对牙周炎病程的影响,以及相关的分子机制。低氧诱导因子-1α（HIF-1α）是体内调控氧平衡的关键转录因子,它能够敏感地感受到局部微环境中的氧含量变化,启动或参与一系列信号通路以应对氧含量的降低,影响到细胞的增殖、代谢、凋亡等多种活动。骨免疫学说在牙周炎的病程中有重要作用。目前有多个研究证实,低氧和炎症之间存在密切的关联,如HIF-1α可增强炎症因子如核因子-κB（NF-κB）的转录,后者也可增加HIF-1α的表达。此外,牙周微环境中存在牙周膜干细胞（PDLSCs）,具有自我更新及分化出骨样或牙周韧带样组织的潜能。因此,本实验以PDLSCs为研究对象,研究低氧在牙周炎病程中的作用,尤其是低氧对牙周组织中骨平衡的作用及相应的分子机制。方法:1、采用组织块结合酶消化法,从人离体牙牙周膜中分离培养牙周膜细胞,并通过克隆形成能力、三向分化、流式细胞术检测干细胞标志物等方法进行间充质干细胞的鉴定。2、建立低氧（3%O₂）-常氧（20%O₂）细胞培养模型,培养经过鉴定的PDLSCs,通过高通量测序,检测出低氧诱导PDLSCs表达的差异表达基因,经GO分析、Pathway富集等方法,从中筛选出可由PDLSCs表达、接受HIF-1α调控、并与骨平衡有关的基因NOG。3、通过细胞免疫荧光、qPCR、Western blot等方法,检测Noggin在PDLSCs中的表达,并通过以低氧（3%O₂）,或HIF-1α激动剂二氯化钴（CoCl₂）,处理PDLSCs,检测低氧对Noggin在PDLSCs中的表达的影响。4、在低氧条件下诱导PDLSCs成骨分化,检测成骨基因的变化。通过调控Noggin的表达,检测低氧条件下PDLSCs成骨分化过程中的成骨基因的变化。之后,通过分别调控HIF-1α或Noggin的表达,研究二者之间的信号转导形式,并通过染色质免疫共沉淀（ChIP）的方法来检测HIF-1α与NOG之间的作用方式。结果:1、本实验所分离培养的人牙周膜细胞具有克隆形成的能力,具有成骨分化、成脂分化、成软骨分化的能力,经流式细胞术检测表达间充质干细胞表面标志物CD29、CD44,不表达造血干细胞表面标志物CD34、CD45。2、高通量测序发现PDLSCs在低氧条件下表达156种差异表达基因,从中筛选出PDLSCs中骨平衡相关基因NOG。3、HIF-1α增加Noggin在PDLSCs中的基因与蛋白表达。4、PDLSCs的成骨分化在低氧条件下被抑制,而干扰Noggin的表达后,低氧条件下PDLSCs成骨分化过程中成骨相关基因的抑制得到缓解。而HIF-1α可作为上游调控Noggin表达。ChIP证实HIF-1α直接与NOG的启动子区域结合,结合位置位于-1505至-1502 bp的位置。结论:1、本实验成功分离出人PDLSCs,并通过高通量测序发现人PDLSCs在常氧-vs-低氧条件下的差异表达基因156种。本实验从调控成骨的角度筛选出与骨平衡相关的基因NOG,并证实了其在牙周膜细胞中的表达。2、低氧条件下人PDLSCs的成骨分化受到抑制,干扰Noggin的表达能够缓解成骨相关基因的下降,提示HIF-1α/Noggin可影响PDLSCs的成骨分化。3、HIF-1α能够作为上游调控Noggin在人PDLSCs中的表达,并经ChIP证实,HIF-1α可与NOG启动子直接结合,结合位置为NOG启动子区域-1505至-1502 bp。