目的：在纳米生物界面进行生物物理化学相互作用是一个巨大的挑战，同时也是近年来生物医学、纳米生物技术、化学和材料科学等研究领域的研究热点。抗菌肽作为一种多功能材料，具有可编程执行特定任务的功能。人抗菌肽 β 防御素 3（human β defensing 3, hBD3）作为抗菌肽的一种类型，具有抗菌和促进再生的特性。金纳米颗粒（gold nanoparticles, AuNPs）在组织工程领域显示出很多具有前景的应用价值。然而，hBD3 和 AuNPs 协同作用对人牙周膜细胞（human periodontal ligament cells，hPDLCs）成骨分化作用的研究较少。因此，本文旨在研究炎性微环境下 hBD3 及 AuNPs 协同作用对 hPDLCs 成骨分化作用的影响，并探索其潜在机制。
方法：培养 hPDLCs，加入大肠杆菌 LPS（E. coli -LPS）、hBD3 和 AuNPs。通过 CCK-8 法检测其对细胞活性的影响，并通过透射电子显微镜（Transmission Electron Microscope, TEM）观察 AuNPs 进入细胞的情况及对细胞的作用。采用碱性磷酸酶染色（alkaline phosphatase, ALP）、茜素红染色及活性测定观察 hPDLCs 成骨作用。采用 real-time PCR 和 Western blot 技术检测成骨相关及 Wnt/β-catenin 信号通路相关基因和蛋白的表达。
结果：与对照组相比，E. coli -LPS、hBD-3 和 AuNPs 对 hPDLCs 活性均无明显影响；在 E. coli -LPS 刺激下，hBD3 与 AuNPs 协同作用能够显著增强 ALP 活性和矿化结节形成；定量分析结果也显示在 E. coli -LPS 刺激下，hBD3 与 AuNPs 的协同作用所形成的 ALP 和矿化结节数量最多；Real-time PCR 结果显示在 E. coli -LPS 刺激下，hBD3 与 AuNPs 协同作用能够显著上调成骨相关基因 ALP，Runt 相关转录因子 2（runt-related transcription factor 2, Runx-2）和 I 型胶原蛋白（collagenase-I, COL-1）mRNA 表达，同时也能上调 Wnt/β-catenin 靶基因 cyclin D1表达。Western blot 结果也同样证实，成骨相关蛋白 ALP、Runx-2、COL-1 及 Wnt/β-catenin 信号通路相关蛋白 β-catenin 和 cyclin D1 的表达在 hBD3 与 AuNPs 协同作用下均上调。而加入 Wnt/β-catenin 通路抑制剂 ICG-001 后，hPDLCs 内的 β-catenin 和 cyclin D1 的蛋白表达显著下降，cyclin D1 基因表达也被下调。此外，E. coli -LPS 刺激下，hBD3 与 AuNPs 协同作用组的 ALP 和矿化结节形成也被抑制，成骨相关基因和蛋白 ALP、COL-1 和 Runx-2 表达亦呈现下调趋势。
结论：hBD3 与 AuNPs 协同作用对 hPDLCs 成骨分化具有促进作用，并可上调 Wnt/β-catenin 信号通路靶基因 cyclin D1 的表达。ICG-001 明显抑制 hBD3 与 AuNPs 协同作用上调的 β-catenin 和 cyclin D1 的表达，同时还抑制 hBD-3 与 AuNPs 的协同作用所促进的 hPDLCs 的矿化结节和成骨相关基因 ALP、COL-1 和 Runx-2 基因表达上调，表明 Wnt/β-catenin 信号通路参与 hBD3 与 AuNPs 促进 hPDLCs 成骨分化的调控过程。
Keywords: hBD3, gold nanoparticles, periodontal ligament cells, osteogenesis, inflammatory microenvironments, Wnt/β-catenin signalling