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细胞焦亡在模拟种植体周炎症微环境下对牙周炎患者牙龈成纤维细胞的作用
作者: 陈莹
单位: 北京大学口腔医学院·口腔医院修复科,国家口腔医学中心,国家口腔疾病临床医学研究中心,口腔生物材料和数字诊疗装备国家工程研究中心,口腔数字医学北京市重点实验室,国家卫生健康委口腔数字医学重点实验室,国家药品监督管理局口腔生物材料重点实验室

摘要

牙周炎患者种植体周病的发生风险显著增高,但其具体机制尚未明确,且缺乏针对性的防治方法。本研究通过转录组测序探究牙周炎患者种植体周病易感的潜在机制,通过体内外实验明确其在模拟种植体周炎症微环境下对牙周炎患者牙龈成纤维细胞生物学行为的作用,进而为牙周炎患者种植体周病的防治提供新策略。

将牙周炎患者(IHGF)及牙周健康者(HGF)牙龈成纤维细胞接种至抛光氧化锆(常用的种植基台材料)试件表面,以在体外模拟种植体周环境,利用转录组测序检测IHGF及HGF的基因表达差异,并通过生信分析发现焦亡相关基因存在显著差异。脂多糖(LPS)构建大鼠种植体周病模型,进一步明确在种植体周病中发挥作用的细胞焦亡通路。接着,将IHGF、HGF接种至抛光氧化锆试件表面,利用LPS及三磷酸腺苷(ATP)模拟体外种植体周炎症微环境。通过caspase-1抑制剂处理IHGF,以HGF、IHGF为对照组,进行炎症刺激,检测各组细胞的生物学行为差异;继而,通过小干扰RNA(siRNA)转染技术构建GSDMD敲低的IHGF,检测其在炎症刺激下与HGF、IHGF的生物学行为差异;从而阐明在模拟种植体周炎症微环境下细胞焦亡通路对IHGF生物学行为的调控作用。

1.KEGG分析显示,部分差异基因富集于NOD样受体通路,其中焦亡相关基因GSDMD、caspase-1在IHGF中高表达。qPCR、western blot结果表明IHGF中GSDMD、caspase-1的mRNA及蛋白表达水平显著高于HGF。2.Micro-CT、HE及TRAP染色证明LPS成功诱导大鼠种植体周病,免疫组化显示种植体周软组织内caspase-1和GSDMD蛋白表达升高。3. 在模拟种植体周炎症微环境下,IHGF相较于HGF表现出促炎因子表达上调、黏附分子表达下调和迁移能力减弱;caspase-1抑制剂可部分挽救IHGF的高炎症反应和黏附功能损伤;GSDMD敲低后,IHGF的促炎反应减轻,黏附功能改善。

本研究表明,caspase-1/GSDMD介导的细胞焦亡通路在IHGF及大鼠种植体周病模型中均被激活。在体外模拟种植体周炎症微环境下,抑制该通路可减轻IHGF的炎症反应并改善其黏附、迁移功能。因此,细胞焦亡可能是牙周炎患者种植体周病易感的潜在机制之一,本研究可为其防治提供新思路。

关键词: 牙周炎,种植体周病,细胞焦亡,牙龈成纤维细胞
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