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CDKN1A/Caspase-3/GSDME通路介导的焦亡调控成骨细胞功能的机制研究
作者: 吴志晓
单位: 北京大学口腔医院

摘要

细胞焦亡是一种促炎性程序性细胞死亡方式,可能参与牙周炎等多种口腔感染性疾病的进程。然而,细胞焦亡在种植体周炎致骨缺损中发挥的作用及机制尚未见报道。本研究旨在探讨Caspase-3/GSDME焦亡通路抑制对缓解成骨细胞炎症反应的作用,及其对炎症状态下成骨功能的挽救效果。并通过RNA测序分析炎症状态下的差异基因,锁定CDKN1A作为潜在的焦亡上游调控基因,进一步探讨敲低CDKN1A对Caspase-3/GSDME介导的焦亡过程的影响。

本研究使用喷砂酸蚀(SLA)纯钛表面培养MG-63人成骨样细胞,应用丁酸钠(NaB)模拟种植体周炎环境,诱导细胞发生焦亡。通过Western blot、LDH释放实验、流式细胞术和透射电镜(TEM)观察焦亡特征。qPCR和ELISA实验检测炎症分子的表达水平;设计并包装GSDME基因稳定敲低的慢病毒shRNA干扰载体并感染人成骨细胞系,ALP染色、qPCR和Western blot检测成骨功能。高通量RNA测序分析NaB处理后的差异表达基因,尤其关注与细胞周期、衰老等相关的基因。利用siRNA构建CDKN1A基因敲低的细胞模型,进一步通过上述实验明确炎症状态下CDKN1A在焦亡中的作用。


1.    细胞焦亡调控分子GSDME敲低缓解炎症反应并挽救成骨功能: NaB刺激后,成骨细胞发生典型的焦亡形态学变化,Western blot结果显示Caspase-3及GSDME-NT表达显著升高,LDH释放增加,表明NaB通过Caspase-3/GSDME通路诱导细胞焦亡。敲低GSDME基因后,促炎因子IL-6和IL-8的表达和分泌显著下降,炎症反应得到缓解,并且成骨标志物ALP、RUNX2、OPN的表达有所恢复,表明敲低GSDME能够挽救受损的成骨功能。

2.  RNA测序分析锁定CDKN1A基因可能位于Caspase-3/GSDME上游发挥作用:KEGG富集分析显示NaB处理后差异基因富集在“细胞周期”、“细胞衰老”等生物学过程中。进一步分析锁定了CDKN1A作为潜在的上游调控因子,并通过qPCR和Western blot验证了CDKN1A在NaB处理后表达显著升高。

3.    敲低CDKN1A缓解Caspase-3/GSDME通路介导的焦亡: 通过CDKN1A基因敲低,Western blot分析表明,敲低CDKN1A基因显著减少了cleaved Caspase-3和GSDME-NT焦亡标志物的表达;同时LDH释放减少;TEM观察显示,抑制CDKN1A后,成骨细胞的膜孔数量显著减少,焦亡得到缓解。


1.    NaB通过Caspase-3/GSDME通路诱导成骨细胞发生焦亡,抑制该通路可显著缓解炎症反应并挽救成骨功能

2.    抑制CDKN1A能够有效缓解Caspase-3/GSDME通路介导的焦亡,提示CDKN1A在成骨细胞焦亡中的调控作用,为种植体周炎的治疗提供新的靶点。


关键词: 细胞焦亡;Caspase-3/GSDME通路;CDKN1A;种植体周炎
来源:中华口腔医学会口腔修复学专业委员会第19次口腔修复学学术会议