文獻解讀：活細胞成像技術助力口腔醫(yī)學研究
口腔醫(yī)學作為交叉學科的前沿領域，近年來在再生醫(yī)學、人工智能、材料科學等技術的推動下，取得了突破性進展。從牙齒再生到數字化診療，從疾病機制解析到臨床轉化，近年來口腔醫(yī)學研究呈現(xiàn)出多維度創(chuàng)新與深度融合的特征。
口腔疾病可能引起全身系統(tǒng)性疾病
越來越多的研究表明，口腔健康與全身健康息息相關�？谇患膊〔粌H會影響口腔局部功能，還可能引發(fā)全身系統(tǒng)性疾病，如心血管疾病、阿爾茲海默癥、糖尿病、類風濕性關節(jié)炎等。
心血管疾病：口腔細菌與心血管疾病的發(fā)生和發(fā)展密切相關，工程細菌在治療心血管疾病方面具有廣闊的前景和潛力�？谇恢虏【涍^蛋白質和基因工程，包括加入外源質粒，可產生治療效果；基因工程口腔益生菌可分泌細胞因子和活性氧，為心血管疾病提供了新的治療途徑[1]。
阿爾茲海默癥（AD）：一種常見的神經退行性疾病�？谇蛔鳛槿梭w第二大的微生物生態(tài)系統(tǒng)，其穩(wěn)態(tài)對健康至關重要�？谇痪何蓙y導致的細菌感染會通過直接和間接作用造成大腦內β-淀粉樣蛋白（amyloid β-protein, Aβ）代謝失衡，Tau蛋白過磷酸化，沉積形成老年斑和神經原纖維纏結（neurofibrillary tangles, NFTs）損傷神經元，從而引發(fā)AD[2]。
糖尿病：糖尿病在全球范圍內患病率不斷增加。近期研究結果顯示，牙周炎與糖尿病之間存在雙向聯(lián)系[3]。牙周炎可能增加糖尿病的患病風險，并影響血糖控制，增加糖尿病并發(fā)癥的風險，從而導致其預后變差。糖尿病增加牙周炎的患病風險、嚴重程度，并影響牙周治療的預后。
類風濕性關節(jié)炎（RA）：一種自身免疫性炎癥性疾病，RA患者患牙周炎的幾率較高，通常伴有更嚴重的牙周炎。有效治療牙周病對控制類風濕性關節(jié)炎有積極作用。
實時活細胞成像分析系統(tǒng)在口腔醫(yī)學研究可能提供的幫助
實時活細胞成像分析系統(tǒng)作為現(xiàn)代生命科學的重要工具，通過非侵入式實時監(jiān)測細胞動態(tài)，實現(xiàn)長期、實時、高分辨率的動態(tài)監(jiān)測，為口腔醫(yī)學研究提供了全新的視角。結合其在細胞增殖、遷移、藥物篩選等領域的應用，實時活細胞成像分析系統(tǒng)正在推動口腔疾病機制解析、治療策略優(yōu)化及再生醫(yī)學的發(fā)展。
檢測早期病變細胞：在口腔癌等疾病的早期，細胞形態(tài)和功能的變化十分細微，常規(guī)檢測手段難以察覺。活細胞成像儀可以通過高分辨率成像，觀察到細胞形態(tài)、細胞膜的完整性、細胞內分子的分布等細微變化，捕捉到細胞早期的異常特征，如細胞增殖速度加快、細胞形態(tài)不規(guī)則、細胞核與細胞質比例改變等，有助于在疾病尚未出現(xiàn)明顯癥狀時就實現(xiàn)早期診斷。
發(fā)現(xiàn)隱匿炎癥病灶：對于一些隱匿性的口腔炎癥，如早期牙周炎、根尖周炎等，活細胞成像儀能夠檢測到炎癥細胞的聚集、炎癥介質的釋放以及組織細胞的炎癥反應，及時發(fā)現(xiàn)潛在的炎癥病灶，避免炎癥進一步發(fā)展導致組織破壞。
解析細胞信號通路：口腔疾病的發(fā)生發(fā)展涉及復雜的細胞信號通路調控�；罴毎上駜x可以標記和追蹤細胞內信號分子的動態(tài)變化，實時觀察信號通路的激活和傳導過程，幫助研究人員深入了解疾病發(fā)生的分子機制，例如在研究口腔黏膜病的發(fā)病機制時，通過觀察細胞內炎癥信號通路的激活情況，揭示疾病發(fā)生的關鍵環(huán)節(jié)。
觀察細胞間相互作用：口腔組織是一個復雜的細胞網絡，細胞間的相互作用在疾病發(fā)生中起著重要作用�；罴毎上駜x可以清晰地觀察到不同細胞之間的直接接觸、信號傳遞和物質交換等過程，如在研究牙周炎時，觀察炎癥細胞與牙周組織細胞之間的相互作用，明確炎癥細胞如何誘導牙周組織細胞的凋亡和組織破壞。
JuLI™ Stage實時活細胞成像分析系統(tǒng)在口腔醫(yī)學研究中的文獻應用案例
JuLI™ Stage實時活細胞成像分析系統(tǒng)與標準 CO₂培養(yǎng)箱完美適配，確保細胞在穩(wěn)定的生理環(huán)境下進行成像觀察，無需將細胞頻繁移出培養(yǎng)箱，減少環(huán)境變化對細胞狀態(tài)的影響。支持 GFP、RFP、DAPI 等多通道熒光成像以及明場成像。全自動化的 X-Y-Z 載物臺，可精確控制樣本位置，實現(xiàn)對多個視野的自動掃描和成像。軟件操作界面直觀，功能強大，除拍攝軟件外還包含圖像編輯和視頻制作工具，可通過背景校正和自動調整功能提升圖像質量，并制作多種類型的視頻。同時還可進行實時監(jiān)測和數據分析，提供細胞融合度、生長曲線等定量指標，將成像過程中的數據進行量化處理，方便研究人員進行結果分析和比較。
案例1：檀國大學組織再生工程研究所實驗人員于2024年在《Advanced Science》期刊發(fā)表文章“Tissue Mechanics and Hedgehog Signaling Crosstalk as a Key Epithelial–Stromal Interplay in Cancer Development”[4]。在這篇文章中，團隊人員在口腔/食管上皮發(fā)育不良過程中探究上皮細胞的增殖和遷移能力，通過JuLI™ Stage活細胞成像展示了在不同剛度水平的MeHA水凝膠上細胞遷移實驗示意圖。結果表明對 MeHA 水凝膠的集體遷移測定表明，HSC3 細胞在較硬的基材上遷移速度明顯更快。
案例2：安卡拉大學牙科學院研究團隊于2022年發(fā)表文章“Astaxanthin Enhances Gingival Wound Healing following High Glucose-Induced Oxidative Stress”[5]。糖尿�。―M）患者的牙周病程可能會更加嚴重，因為全身高血糖水平可能會通過細胞遷移和增殖受損、細胞凋亡增加和膠原合成水平降低，導致炎癥加重和傷口愈合延遲。在高血糖條件下，通過JuLI™ Stage記錄蝦青素 （ASTX）治療的牙齦成纖維細胞傷口愈合48小時延時成像。結果表明ASTX 處理的細胞中的傷口愈合能力增強，ASTX 被認為是一種很有前途的候選藥物，可通過減少氧化應激來維持口腔組織 DM 相關傷口的口腔健康。
案例3：維爾紐斯大學醫(yī)學院牙科研究所實驗團隊于2017年發(fā)表題為“Live cell imaging reveals different modes of cytotoxic action of extracts derived from commonly used luting cements”的文章[6]。實驗者比較了三種常用的潤滑劑水泥提取物對人牙齦成纖維細胞（HGFs）的毒性作用�；罴毎上耧@示，細胞凋亡是 RMGIC 提取物誘導細胞死亡的主要機制，而 RC 和 ZPC 提取物通過壞死和非 caspase 非依賴性途徑誘導細胞死亡。
實時活細胞成像分析系統(tǒng)憑借其獨特的優(yōu)勢，為口腔醫(yī)學研究開啟了全新的視野。從觀察口腔組織細胞的微觀動態(tài)變化，到追蹤疾病發(fā)生發(fā)展進程，再到評估新型治療手段的即時效果，它都展現(xiàn)出了不可估量的價值。隨著技術的不斷革新與完善，實時活細胞成像分析系統(tǒng)將進一步滲透到口腔醫(yī)學的各個細分領域，可以助力科研人員攻克更多難題，推動口腔醫(yī)學從基礎理論邁向臨床實踐的發(fā)展，開創(chuàng)口腔醫(yī)學研究與治療的嶄新時代。
參考文獻：
[1]Zhen W, Wang Z, Wang Q, Sun W, Wang R, Zhang W, Zhang Y, Qin W, Li B, Wang Q, Hong B, Yang Y, Xu J, Ma S, Da M, Feng L, Zang X, Mo X, Sun X, Wu M, Xu J, Xu J, Huang Y, Zhang H. Cardiovascular disease therapeutics via engineered oral microbiota: Applications and perspective. Imeta. 2024 May 9;3(3):e197.
[2]Li YC, Liu Y, Chen F, Chu M, Chen XC. [Relationship between Oral Microbiota and Alzheimer's Disease]. Sichuan Da Xue Xue Bao Yi Xue Ban. 2022 Mar;53(2):194-200.
[3]Li LL, Xie XT, Wu Y, Yan FH. [Advances in Research on the Mechanism of Association Between Periodontitis and Diabetes Mellitus]. Sichuan Da Xue Xue Bao Yi Xue Ban. 2023 Jan;54(1):71-76.
[4]Karunasagara S, Taghizadeh A, Kim SH, Kim SJ, Kim YJ, Taghizadeh M, Kim MY, Oh KY, Lee JH, Kim HS, Hyun J, Kim HW. Tissue Mechanics and Hedgehog Signaling Crosstalk as a Key Epithelial-Stromal Interplay in Cancer Development. Adv Sci (Weinh). 2024 Sep;11(35):e2400063.
[5]Aras-Tosun D, Önder C, Akdoğan N, Kurgan Ş, Aktay İ, Tuncay E, Orhan K. Astaxanthin Enhances Gingival Wound Healing following High Glucose-Induced Oxidative Stress. Biomed Res Int. 2022 Mar 29;2022:4043105.
[6]Trumpaitė-Vanagienė R, Čebatariūnienė A, Tunaitis V, Pūrienė A, Pivoriūnas A. Live cell imaging reveals different modes of cytotoxic action of extracts derived from commonly used luting cements. Arch Oral Biol. 2018 Feb;86:108-115.
口腔疾病可能引起全身系統(tǒng)性疾病
越來越多的研究表明，口腔健康與全身健康息息相關�？谇患膊〔粌H會影響口腔局部功能，還可能引發(fā)全身系統(tǒng)性疾病，如心血管疾病、阿爾茲海默癥、糖尿病、類風濕性關節(jié)炎等。
心血管疾病：口腔細菌與心血管疾病的發(fā)生和發(fā)展密切相關，工程細菌在治療心血管疾病方面具有廣闊的前景和潛力�？谇恢虏【涍^蛋白質和基因工程，包括加入外源質粒，可產生治療效果；基因工程口腔益生菌可分泌細胞因子和活性氧，為心血管疾病提供了新的治療途徑[1]。
阿爾茲海默癥（AD）：一種常見的神經退行性疾病�？谇蛔鳛槿梭w第二大的微生物生態(tài)系統(tǒng)，其穩(wěn)態(tài)對健康至關重要�？谇痪何蓙y導致的細菌感染會通過直接和間接作用造成大腦內β-淀粉樣蛋白（amyloid β-protein, Aβ）代謝失衡，Tau蛋白過磷酸化，沉積形成老年斑和神經原纖維纏結（neurofibrillary tangles, NFTs）損傷神經元，從而引發(fā)AD[2]。
糖尿病：糖尿病在全球范圍內患病率不斷增加。近期研究結果顯示，牙周炎與糖尿病之間存在雙向聯(lián)系[3]。牙周炎可能增加糖尿病的患病風險，并影響血糖控制，增加糖尿病并發(fā)癥的風險，從而導致其預后變差。糖尿病增加牙周炎的患病風險、嚴重程度，并影響牙周治療的預后。
類風濕性關節(jié)炎（RA）：一種自身免疫性炎癥性疾病，RA患者患牙周炎的幾率較高，通常伴有更嚴重的牙周炎。有效治療牙周病對控制類風濕性關節(jié)炎有積極作用。
實時活細胞成像分析系統(tǒng)在口腔醫(yī)學研究可能提供的幫助
實時活細胞成像分析系統(tǒng)作為現(xiàn)代生命科學的重要工具，通過非侵入式實時監(jiān)測細胞動態(tài)，實現(xiàn)長期、實時、高分辨率的動態(tài)監(jiān)測，為口腔醫(yī)學研究提供了全新的視角。結合其在細胞增殖、遷移、藥物篩選等領域的應用，實時活細胞成像分析系統(tǒng)正在推動口腔疾病機制解析、治療策略優(yōu)化及再生醫(yī)學的發(fā)展。
檢測早期病變細胞：在口腔癌等疾病的早期，細胞形態(tài)和功能的變化十分細微，常規(guī)檢測手段難以察覺。活細胞成像儀可以通過高分辨率成像，觀察到細胞形態(tài)、細胞膜的完整性、細胞內分子的分布等細微變化，捕捉到細胞早期的異常特征，如細胞增殖速度加快、細胞形態(tài)不規(guī)則、細胞核與細胞質比例改變等，有助于在疾病尚未出現(xiàn)明顯癥狀時就實現(xiàn)早期診斷。
發(fā)現(xiàn)隱匿炎癥病灶：對于一些隱匿性的口腔炎癥，如早期牙周炎、根尖周炎等，活細胞成像儀能夠檢測到炎癥細胞的聚集、炎癥介質的釋放以及組織細胞的炎癥反應，及時發(fā)現(xiàn)潛在的炎癥病灶，避免炎癥進一步發(fā)展導致組織破壞。
解析細胞信號通路：口腔疾病的發(fā)生發(fā)展涉及復雜的細胞信號通路調控�；罴毎上駜x可以標記和追蹤細胞內信號分子的動態(tài)變化，實時觀察信號通路的激活和傳導過程，幫助研究人員深入了解疾病發(fā)生的分子機制，例如在研究口腔黏膜病的發(fā)病機制時，通過觀察細胞內炎癥信號通路的激活情況，揭示疾病發(fā)生的關鍵環(huán)節(jié)。
觀察細胞間相互作用：口腔組織是一個復雜的細胞網絡，細胞間的相互作用在疾病發(fā)生中起著重要作用�；罴毎上駜x可以清晰地觀察到不同細胞之間的直接接觸、信號傳遞和物質交換等過程，如在研究牙周炎時，觀察炎癥細胞與牙周組織細胞之間的相互作用，明確炎癥細胞如何誘導牙周組織細胞的凋亡和組織破壞。
JuLI™ Stage實時活細胞成像分析系統(tǒng)在口腔醫(yī)學研究中的文獻應用案例
JuLI™ Stage實時活細胞成像分析系統(tǒng)與標準 CO₂培養(yǎng)箱完美適配，確保細胞在穩(wěn)定的生理環(huán)境下進行成像觀察，無需將細胞頻繁移出培養(yǎng)箱，減少環(huán)境變化對細胞狀態(tài)的影響。支持 GFP、RFP、DAPI 等多通道熒光成像以及明場成像。全自動化的 X-Y-Z 載物臺，可精確控制樣本位置，實現(xiàn)對多個視野的自動掃描和成像。軟件操作界面直觀，功能強大，除拍攝軟件外還包含圖像編輯和視頻制作工具，可通過背景校正和自動調整功能提升圖像質量，并制作多種類型的視頻。同時還可進行實時監(jiān)測和數據分析，提供細胞融合度、生長曲線等定量指標，將成像過程中的數據進行量化處理，方便研究人員進行結果分析和比較。
案例1：檀國大學組織再生工程研究所實驗人員于2024年在《Advanced Science》期刊發(fā)表文章“Tissue Mechanics and Hedgehog Signaling Crosstalk as a Key Epithelial–Stromal Interplay in Cancer Development”[4]。在這篇文章中，團隊人員在口腔/食管上皮發(fā)育不良過程中探究上皮細胞的增殖和遷移能力，通過JuLI™ Stage活細胞成像展示了在不同剛度水平的MeHA水凝膠上細胞遷移實驗示意圖。結果表明對 MeHA 水凝膠的集體遷移測定表明，HSC3 細胞在較硬的基材上遷移速度明顯更快。
案例2：安卡拉大學牙科學院研究團隊于2022年發(fā)表文章“Astaxanthin Enhances Gingival Wound Healing following High Glucose-Induced Oxidative Stress”[5]。糖尿�。―M）患者的牙周病程可能會更加嚴重，因為全身高血糖水平可能會通過細胞遷移和增殖受損、細胞凋亡增加和膠原合成水平降低，導致炎癥加重和傷口愈合延遲。在高血糖條件下，通過JuLI™ Stage記錄蝦青素 （ASTX）治療的牙齦成纖維細胞傷口愈合48小時延時成像。結果表明ASTX 處理的細胞中的傷口愈合能力增強，ASTX 被認為是一種很有前途的候選藥物，可通過減少氧化應激來維持口腔組織 DM 相關傷口的口腔健康。
案例3：維爾紐斯大學醫(yī)學院牙科研究所實驗團隊于2017年發(fā)表題為“Live cell imaging reveals different modes of cytotoxic action of extracts derived from commonly used luting cements”的文章[6]。實驗者比較了三種常用的潤滑劑水泥提取物對人牙齦成纖維細胞（HGFs）的毒性作用�；罴毎上耧@示，細胞凋亡是 RMGIC 提取物誘導細胞死亡的主要機制，而 RC 和 ZPC 提取物通過壞死和非 caspase 非依賴性途徑誘導細胞死亡。
實時活細胞成像分析系統(tǒng)憑借其獨特的優(yōu)勢，為口腔醫(yī)學研究開啟了全新的視野。從觀察口腔組織細胞的微觀動態(tài)變化，到追蹤疾病發(fā)生發(fā)展進程，再到評估新型治療手段的即時效果，它都展現(xiàn)出了不可估量的價值。隨著技術的不斷革新與完善，實時活細胞成像分析系統(tǒng)將進一步滲透到口腔醫(yī)學的各個細分領域，可以助力科研人員攻克更多難題，推動口腔醫(yī)學從基礎理論邁向臨床實踐的發(fā)展，開創(chuàng)口腔醫(yī)學研究與治療的嶄新時代。
參考文獻：
[1]Zhen W, Wang Z, Wang Q, Sun W, Wang R, Zhang W, Zhang Y, Qin W, Li B, Wang Q, Hong B, Yang Y, Xu J, Ma S, Da M, Feng L, Zang X, Mo X, Sun X, Wu M, Xu J, Xu J, Huang Y, Zhang H. Cardiovascular disease therapeutics via engineered oral microbiota: Applications and perspective. Imeta. 2024 May 9;3(3):e197.
[2]Li YC, Liu Y, Chen F, Chu M, Chen XC. [Relationship between Oral Microbiota and Alzheimer's Disease]. Sichuan Da Xue Xue Bao Yi Xue Ban. 2022 Mar;53(2):194-200.
[3]Li LL, Xie XT, Wu Y, Yan FH. [Advances in Research on the Mechanism of Association Between Periodontitis and Diabetes Mellitus]. Sichuan Da Xue Xue Bao Yi Xue Ban. 2023 Jan;54(1):71-76.
[4]Karunasagara S, Taghizadeh A, Kim SH, Kim SJ, Kim YJ, Taghizadeh M, Kim MY, Oh KY, Lee JH, Kim HS, Hyun J, Kim HW. Tissue Mechanics and Hedgehog Signaling Crosstalk as a Key Epithelial-Stromal Interplay in Cancer Development. Adv Sci (Weinh). 2024 Sep;11(35):e2400063.
[5]Aras-Tosun D, Önder C, Akdoğan N, Kurgan Ş, Aktay İ, Tuncay E, Orhan K. Astaxanthin Enhances Gingival Wound Healing following High Glucose-Induced Oxidative Stress. Biomed Res Int. 2022 Mar 29;2022:4043105.
[6]Trumpaitė-Vanagienė R, Čebatariūnienė A, Tunaitis V, Pūrienė A, Pivoriūnas A. Live cell imaging reveals different modes of cytotoxic action of extracts derived from commonly used luting cements. Arch Oral Biol. 2018 Feb;86:108-115.
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