《Scientific Reports》：Effects of photobiomodulation using 980 and 660 nm diode lasers on osteoprotegerin and RANKL expression in periodontal ligament stem cells
编辑推荐：
为探究机械压力下调控牙周组织改建的分子机制，研究人员评估了980 nm与660 nm低能量激光照射对静态加载下人牙周膜干细胞(PDLSCs)中骨保护素(OPG)与核因子κB受体活化因子配体(RANKL)基因表达的影响。研究发现，在加载初期进行660 nm激光照射（无论结束时是否重复照射）可上调OPG与RANKL表达；而在加载末期进行980 nm激光照射可上调OPG表达。该研究为利用光生物调节(PBM)靶向调控OPG/RANKL系统以干预正畸牙移动等过程提供了新的实验依据。
在口腔正畸治疗中，牙齿的移动是一个复杂的生物学过程，其核心是牙周膜在机械力作用下发生的骨改建——即压力侧的骨吸收和张力侧的骨形成。这一过程的精细平衡，对于实现高效、可控且安全的牙齿移动至关重要。然而，如何精准调控这一生物学过程，加速治疗并减少副作用，一直是临床与基础研究面临的挑战。牙周膜干细胞(Periodontal Ligament Stem Cells, PDLSCs)作为牙周组织中的关键细胞，在感知机械力并启动骨改建信号通路中扮演着核心角色。其中，骨保护素(Osteoprotegerin, OPG) 与核因子κB受体活化因子配体(Receptor Activator of Nuclear Factor Kappa-B Ligand, RANKL) 这一对“分子开关”的平衡，直接决定了破骨细胞的分化与活性，从而主导骨吸收的进程。近年来，光生物调节(Photobiomodulation, PBM) 作为一种非侵入性的物理疗法，在促进组织修复、减轻炎症和调节细胞功能方面展现出潜力，但其对机械力环境下PDLSCs中OPG/RANKL系统的调节作用及具体机制尚不明确。为此，一项发表在《Scientific Reports》上的研究，旨在系统评估两种不同波长（660 nm与980 nm）的低能量二极管激光，在静态机械加载条件下，对人PDLSCs中OPG与RANKL基因表达的影响，以期找到优化正畸牙移动生物学反应的潜在新策略。
研究人员主要运用了以下几项关键技术：体外培养人牙周膜干细胞(PDLSCs)并建立静态机械加载模型（通过玻璃片施加2 g/cm2的培养基压力，持续48小时）；使用660 nm和980 nm波长的低能量二极管激光在不同时间点（加载开始时、加载结束时、或两个时间点）对细胞进行照射，能量参数统一为4 J/cm2>的能量密度，每次照射16秒，共两次；最后，通过定量实时聚合酶链反应(Quantitative Real-Time Polymerase Chain Reaction, qRT-PCR) 技术，精确检测各组细胞中OPG和RANKL基因的表达水平。
研究结果：
1. 不同激光处理对RANKL基因表达的影响
研究结果显示，光生物调节(PBM)处理显著影响了RANKL的表达。具体而言，在静态加载开始时，无论使用660 nm还是980 nm波长的激光进行照射，无论后续在加载结束时是否进行重复照射，均导致了RANKL基因表达的上调。这表明，在机械力作用的初始阶段施加激光干预，能够有效激活PDLSCs中促骨吸收信号分子RANKL的转录。
2. 不同激光处理对OPG基因表达的影响
对于OPG基因的表达，不同波长和照射时机的组合产生了差异化的效应。使用660 nm激光在加载开始时进行照射（无论结束时是否重复照射），均能引起OPG表达的上调。而使用980 nm激光，则仅在加载结束时进行照射，才能有效上调OPG的表达。这一结果提示，不同波长的激光可能通过不同的细胞内信号通路或光受体发挥作用，从而在调控OPG这一骨保护因子时，表现出对作用“时机”的不同依赖性。
研究结论与讨论：
本研究通过构建体外静态加载模型，系统探讨了660 nm与980 nm激光光生物调节对人牙周膜干细胞OPG和RANKL基因表达的影响。核心结论指出，在机械加载的起始阶段应用660 nm激光（无论是否在末期重复照射），能够同时上调OPG和RANKL的表达；而在加载末期应用980 nm激光，则可特异性上调OPG的表达。这些发现具有多重重要意义。首先，它证实了PBM能够主动干预机械力作用下PDLSCs的关键信号分子表达，为物理干预骨改建提供了直接证据。其次，研究揭示了激光波长和作用时机的差异性效应：660 nm激光在启动阶段发挥广泛调节作用，而980 nm激光则在末期对OPG产生特异性影响。这暗示着不同波长的光可能通过激活迥异的细胞通路（例如，分别靶向线粒体细胞色素c氧化酶或水分子等不同生色团）来发挥作用。最后，该研究为临床转化指明了潜在方向。例如，在正畸治疗中，或许可以在加力初期使用660 nm激光照射，以期同步激活骨改建相关通路，可能有助于启动牙齿移动；而在治疗中后期，使用980 nm激光照射，可能通过选择性增强OPG的表达，来抑制过度的骨吸收，实现牙齿移动的“加速”与“稳定”之间的平衡。当然，基因水平的变化如何转化为实际的蛋白功能及细胞行为，以及这种调节在复杂的在体环境中效果如何，仍需后续研究深入探索。但毋庸置疑，这项研究为理解光与力在细胞分子层面的交互作用打开了新窗口，为开发基于光生物调节的、辅助正畸治疗及其他牙周骨组织修复的精准医疗策略，奠定了重要的理论基础。
