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蛋白聚糖與小鼠牙周炎牙槽骨吸收的相關(guān)性

2022-04-22 07:24王思遠(yuǎn)張璠王雪奎孫瑤
口腔疾病防治 2022年7期
關(guān)鍵詞:骨細(xì)胞牙槽骨牙周炎

牙周炎作為口腔常見疾病,以牙齒松動,牙槽骨喪失為主要特征。牙槽骨吸收的主要原因?yàn)檠乐苎讜r(shí)成骨細(xì)胞、活化的T 細(xì)胞、牙周膜成纖維細(xì)胞和牙齦成纖維細(xì)胞高表達(dá)核因子κB 受體活化因子配體(receptor activator of nuclear factor-κB li-gand,RANKL),RANKL 與破骨細(xì)胞前體表面的核因子κB 受體活化因子(receptor activator of nuclear factor-kappa B,RANK)相互作用后,激活多個(gè)調(diào)控破骨細(xì)胞發(fā)生的轉(zhuǎn)錄因子,進(jìn)而刺激破骨細(xì)胞的形成和分化。此外,蛋白酶如組織蛋白酶K(ca-thepsin K,CTSK),基質(zhì)金屬蛋白酶-9(matrix metal-loprotein-9,MMP-9)以及浸潤型白細(xì)胞產(chǎn)生的炎癥介質(zhì)如白介素-1(interleukin-1,IL-1)和前列腺素E2(prostaglandin E2,PGE2)也可促進(jìn)破骨細(xì)胞生成,加重牙周炎牙槽骨吸收

近年研究發(fā)現(xiàn)在炎癥性疾病中,蛋白聚糖也發(fā)揮調(diào)控作用

。蛋白聚糖是一類糖鏈與肽鏈以共價(jià)鍵結(jié)合的生物大分子,廣泛存在于細(xì)胞內(nèi)外及細(xì)胞表面

。蛋白聚糖中的糖鏈可分為半乳糖胺聚糖和葡萄糖胺聚糖,前者包括硫酸軟骨素、硫酸皮膚素,后者包括肝素、硫酸乙酰肝素、硫酸角質(zhì)素以及透明質(zhì)酸。以核心蛋白為基礎(chǔ)的蛋白聚糖包括聚集蛋白聚糖、多能蛋白聚糖、飾膠蛋白聚糖、雙鏈蛋白聚糖、纖調(diào)蛋白聚糖和凝膠蛋白聚糖。此外,近來發(fā)現(xiàn)牙本質(zhì)細(xì)胞外基質(zhì)中含有大量新型蛋白聚糖,例如牙本質(zhì)基質(zhì)蛋白1(dentin matrix protein 1,DMP1)的糖基化形式DMP1-PG

牙周組織中含有多種蛋白聚糖,如神經(jīng)膠質(zhì)抗原-2、血栓調(diào)節(jié)蛋白、小亮氨酸蛋白聚糖等,參與細(xì)胞增殖、遷移、黏附等多種生物學(xué)過程,影響牙周組織的發(fā)育和創(chuàng)傷應(yīng)答

。研究表明,在炎癥期間,蛋白聚糖對長骨及關(guān)節(jié)軟骨有調(diào)控作用,如DMP1 的糖基化形式可以促進(jìn)長骨缺損后的骨重建以及髁突骨關(guān)節(jié)炎中軟骨修復(fù)。多配體蛋白聚糖4(syndecan4, SDC4)可以促進(jìn)骨折后長骨愈合

。然而,蛋白聚糖在牙周炎牙槽骨吸收中作用尚未報(bào)道,基于此筆者選取與破骨形成以及炎癥發(fā)展密切相關(guān)的細(xì)胞外蛋白聚集蛋白聚糖(ag-grecan,ACAN)、雙鏈蛋白聚糖(biglycan,BGN)、飾膠蛋白聚糖(decorin,DCN)和多能蛋白聚糖(versi-can,VCAN),通過建立小鼠牙周炎模型,觀察小鼠牙槽骨內(nèi)蛋白聚糖的變化,以及蛋白聚糖與破骨、炎癥之間的相關(guān)性,探討蛋白聚糖在牙周炎牙槽骨吸收中的作用。

師:細(xì)讀“勘測線路”部分,文中哪一處你最感動,你想對詹天佑說些什么?并把自己的體會用點(diǎn)評形式寫在書上。

1 材料和方法

1.1 實(shí)驗(yàn)動物

本實(shí)驗(yàn)使用SPF 級C57BL/6J 小鼠(實(shí)驗(yàn)動物合格證號:[2021]-DW-034,上海南方模式動物研究中心,中國),所有小鼠飼養(yǎng)于同濟(jì)大學(xué)附屬口腔醫(yī)院SPF 級動物房(12 h 光照/12 h 無光飼養(yǎng)環(huán)境,室內(nèi)溫度保持25 ℃,相對濕度55%),本實(shí)驗(yàn)經(jīng)同濟(jì)大學(xué)倫理委員會批準(zhǔn)(批準(zhǔn)號:TJLAC-017-027)。

1.2 主要試劑和儀器

例1 (2018年四川達(dá)州)如圖1,二次函數(shù)y=ax2+bx+c的圖象與x軸交于點(diǎn)A(-1,0),與y軸的交點(diǎn)B在(0,2)與(0,3)之間(不包括這兩點(diǎn)),對稱軸為直線x=2.下列結(jié)論:①abc<0;②9a+3b+c>0;③若點(diǎn)點(diǎn)是函數(shù)圖象上的兩點(diǎn),則y1

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

相較對照側(cè),牙周炎側(cè)頰側(cè)牙槽骨吸收增多,吸收形成篩網(wǎng)狀,牙根暴露,牙槽嵴高度降低,釉牙骨質(zhì)界到牙槽嵴頂?shù)木嚯x增大(

= 20.09,

<0.001),骨體積分?jǐn)?shù)下降(

= 4.295,

= 0.013),骨小梁厚度下降(

= 3.839,

= 0.019),差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,見圖1。

1.3.1 Micro-CT 分析 Micro-CT 掃描小鼠上頜骨。Mimics 13.0 軟件分析圖像,選取上頜骨第二磨牙頰側(cè)牙槽骨面3D 重建。Image 軟件計(jì)算上頜第二磨牙釉牙骨質(zhì)界到牙槽嵴頂?shù)木嚯x。

1.3.3 RT-qPCR 提取小鼠上頜第一磨牙與第二磨牙牙槽骨,放入Trizol 震碎,使用逆轉(zhuǎn)錄試劑盒將RNA 逆轉(zhuǎn)錄成cDNA,RT-qPCR 檢查蛋白聚糖合成相關(guān)基因(ACAN、BGN、VCAN、DCN)以及破骨相關(guān)基因(CTSK、MMP-9、RANKL)與炎癥相關(guān)基因白介素-1β(interleukin-1β,IL-1β),白介素-6(inter-leukin-6,IL-6),腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis fac-tor α,TNF-α)的變化。以GAPDH 作為內(nèi)參,引物序列見表1。10 μL 反應(yīng)體系:2 倍Master mix 5 μL,正、反向引物各0.5 μL,cDNA 0.5 μL,PCR 級水3.5 μL。擴(kuò)增程序:50 ℃120 s,95 ℃600 s;95 ℃15 s,60 ℃20 s,72 ℃30 s,60 個(gè)循環(huán);95 ℃10 s;65 ℃60 s;97 ℃1 s。2

法計(jì)算目的基因相對表達(dá)量。

1.3.2 組織學(xué)染色 14 d 收樣后用4%多聚甲醛灌流固定,4%多聚甲醛4 ℃浸泡上頜骨24 ~ 48 h 后取出,放入10%EDTA 室溫脫鈣2 ~ 4 周,脫鈣液每1 ~ 2 d 更換一次。脫鈣完成之后,脫水浸蠟,包埋,石蠟切片(厚度:4 μm),進(jìn)行HE 和TRAP 染色。直立顯微鏡下觀察并拍照。

2.融入EOP后原高職公共英語教學(xué)生態(tài)失調(diào)現(xiàn)象引發(fā)的影響研究。高職公共英語融入EOP后,由于教學(xué)內(nèi)容的改變,勢必會引起其教學(xué)生態(tài)中的各因子不再平衡,這種失調(diào)現(xiàn)象會引發(fā)各種不良影響,分析其不良影響可能帶來的后果,提出消除不良影響的必要性。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

使用SPSS 20.0 與GraphPad Prism 8.0 軟件進(jìn)行分析,兩組間比較采用獨(dú)立樣本

檢驗(yàn),

<0.05 認(rèn)為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。通過Pearson 相關(guān)系數(shù)分析檢驗(yàn)相關(guān)性,

<0.05 認(rèn)為具有相關(guān)性。

90°,進(jìn)而得△FMK∽△DFA,則由于DA=4,AF=2,所以問題轉(zhuǎn)化為求即的值.而所以得故M點(diǎn)的坐標(biāo)為至于求點(diǎn)N的坐標(biāo)又體現(xiàn)了建立平面直角坐標(biāo)系的優(yōu)越性了,若仿照點(diǎn)E、M的坐標(biāo)求法,向坐標(biāo)軸作垂線,坐標(biāo)相當(dāng)難求.但注意到點(diǎn)F、D的坐標(biāo)分別為(2,0),(0,4),根據(jù)待定系數(shù)法易求直線EF、DM的解析式分別為y=3x-6和y=-x+4,聯(lián)立解方程組便可輕而易舉地求得點(diǎn)N的坐標(biāo)為再由兩點(diǎn)之間的距離公式,得問題迎刃而解.

6-0 無菌縫線(上海元象生物公司,中國);HE染色試劑盒(上海生工生物公司,中國);TRAP 染色試劑盒(Sigma 公司,美國);逆轉(zhuǎn)錄試劑盒(Taka-ra 公司,日本);TRIZOL 試劑(Thermo Fish,美國);QPCR SYBR Green Master Mix(上海翊圣生物公司,中國);PCR 引物(上海生工生物公司,中國);Micro-CT 系統(tǒng)(μCT50,Scanco Medical 公司,瑞士);直立顯微鏡(尼康公司,日本)。

2 結(jié) 果

2.1 牙周炎模型構(gòu)建

選取12 只8 周齡雄性小鼠,采用絲線結(jié)扎法構(gòu)建小鼠牙周炎模型

:1%戊巴比妥鈉腹腔注射麻醉,將小鼠仰臥位固定于手術(shù)臺,暴露口腔,選用6-0 無菌縫線建模,繞右側(cè)第二磨牙頸部一圈,在頰側(cè)打三重結(jié),左側(cè)不建模作為對照。術(shù)后密切觀察小鼠生存率以及絲線是否滑脫,建模后14 d收樣。

SPWM是調(diào)制波與載波在交點(diǎn)時(shí)刻產(chǎn)生的控制信號,控制功率器件的通斷,得到一系列等幅不等寬的脈沖序列[6]。調(diào)制波在微控制器中是正弦函數(shù),載波是通用定時(shí)器的寄存器加減產(chǎn)生虛擬三角波[7],SPWM波形的算法采用規(guī)則采樣法[4],如圖6所示。

2.2 牙周炎牙槽骨吸收活躍,破骨與炎癥相關(guān)基因上調(diào)

通過對牙周炎牙槽骨組織中的蛋白聚糖合成相關(guān)基因ACAN、BGN、VCAN、DCN 及炎癥相關(guān)基因IL-1β、IL-6、TNF-α 的表達(dá)水平分別進(jìn)行相關(guān)性分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn)ACAN 與IL-1β(

= 0.094)、IL-6(

= 0.227)、TNF-α(

= 0.137)、BGN 與IL-1β(

=0.129)、IL-6(

= 0.209)、TNF-α(

= 0.540)、VCAN與IL-1β(

= 0.056)、IL-6(

= 0.162)、TNF-α(

= 0.069)的表達(dá)均無相關(guān)性。而DCN 與IL-1β(

=-0.911,

=0.031)、IL-6(

=-0.1000,

=0.001)、TNF-α(

=-0.901,

= 0.036)的表達(dá)具有負(fù)相關(guān)性,見圖5。

隨著“二孩兒”政策的落地,許多家庭都增加了新的成員,然而問題來了,原本已經(jīng)可以安享晚年的老人,有可能需要再次“上崗”……

2.3 牙周炎牙槽骨組織中的蛋白聚糖含量改變

通過提取上頜骨RNA 檢測多種與蛋白聚糖合成相關(guān)基因,發(fā)現(xiàn)相較對照側(cè),牙周炎側(cè)ACAN(

= 5.984,

<0.001)、BGN(

= 5.984,

<0.001)、DCN(

= 14.73,

<0.001)表達(dá)下調(diào),而VCAN(

=6.233,

<0.001)的表達(dá)上調(diào),差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,見圖3。

牙周炎側(cè)CTSK(

= 4.507,

= 0.011)、MMP-9(

= 6.652,

<0.001)、RANKL(

= 6.730,

<0.001)等破骨細(xì)胞相關(guān)基因表達(dá)明顯上調(diào),差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(圖2c)。牙周炎側(cè)炎癥相關(guān)基因IL-1β(

= 7.874,

<0.001)、IL-6(

= 5.996,

=0.04)、TNF-α(

= 4.642,

= 0.002)表達(dá)也明顯上升,差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(圖2d),說明牙周炎模型構(gòu)建成功。

2.4 牙周炎牙槽骨組織中的蛋白聚糖與破骨相關(guān)基因的表達(dá)具有負(fù)相關(guān)性

通過對牙周炎牙槽骨組織中的蛋白聚糖合成相關(guān)基因ACAN、BGN、VCAN、DCN 及破骨相關(guān)基因CTSK、MMP-9、RANKL 的表達(dá)水平分別進(jìn)行相關(guān)性分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn)ACAN 與RANKL(

=-0.982,

= 0.003)的表達(dá)具有負(fù)相關(guān)性,與CTSK(

=0.179)、MMP-9(

= 0.677)的表達(dá)無相關(guān)性。BGN與CTSK(

=-0.100,

=0.017)、MMP-9(

=-0.897,

= 0.039)、RANKL(

= 0.004)的表達(dá)均具有負(fù)相關(guān)性。VCAN 與CTSK(

= 0.173)、MMP-9(

=0.164)、RANKL(

= 0.432)的表達(dá)均無相關(guān)性。DCN 與MMP-9(

=-0.975,

=0.005)的表達(dá)具有負(fù)相關(guān)性,與CTSK(

=0.085)、RANKL(

=0.106)的表達(dá)無相關(guān)性,見圖4。

2.5 牙周炎牙槽骨組織中的蛋白聚糖與炎癥相關(guān)基因的表達(dá)具有負(fù)相關(guān)性

HE 染色結(jié)果顯示,相較對照側(cè),牙周炎側(cè)牙齦乳頭形態(tài)破壞、退縮,牙周韌帶排列紊亂,纖維組織腔隙增多。第一磨牙遠(yuǎn)中根與第二磨牙近中根之間炎癥細(xì)胞浸潤增多,牙槽骨高度下降,吸收增多(圖2a)。通過TRAP 染色,發(fā)現(xiàn)牙周炎側(cè)牙槽骨中TRAP 陽性的破骨細(xì)胞數(shù)目明顯增加(圖2b)。

3 討 論

牙周炎是一種不可逆的非特異性炎性疾病,起因?yàn)檠谰呷肭盅乐芙M織,其代謝產(chǎn)物刺激機(jī)體免疫應(yīng)答并引起牙周組織破壞

。通過絲線結(jié)扎法在7 d 后可引發(fā)急性牙槽骨丟失,是研究牙周炎的重要模型

。在牙周炎中,牙周組織的破壞與大分子蛋白例如細(xì)胞外基質(zhì)蛋白、蛋白聚糖等的表達(dá)變化密切相關(guān)

。蛋白聚糖作為可以介導(dǎo)炎癥過程的大分子蛋白,參與炎癥介質(zhì)的濃度梯度形成、白細(xì)胞募集和細(xì)胞外基質(zhì)重塑,進(jìn)而調(diào)節(jié)牙周炎的病理進(jìn)程

。

其中,細(xì)胞外基質(zhì)蛋白聚糖在骨代謝或炎癥發(fā)展中至關(guān)重要。研究表明,ACAN 可以激活關(guān)節(jié)傷害感受器中的Toll 樣受體-2(Toll-like receptors-2,TLR-2),從而調(diào)控骨關(guān)節(jié)炎發(fā)展

。BGN 與纖調(diào)蛋白聚糖由成骨細(xì)胞生成并分泌,以劑量依賴性的方式直接結(jié)合TNF-α,抑制其激活RANK,從而抑制破骨細(xì)胞形成

。VCAN 間接通過透明質(zhì)酸或者直接通過CD44,P-選擇素糖蛋白配體-1(P-selectinglycoproteinligand-1,PSGL-1)以及TLR 受體與炎癥因子相互作用,激活炎癥因子IL-6、TNF-α和NF-κB

。DCN 通過調(diào)節(jié)干擾素影響淋巴細(xì)胞進(jìn)入炎癥組織,從而調(diào)控免疫過程中的遲發(fā)性超敏反應(yīng),并且DCN 的過表達(dá)會抑制小鼠血管的炎癥性病變

。本實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在小鼠牙周炎牙槽骨中ACAN、BGN、DCN 表達(dá)下調(diào),而VCAN 的表達(dá)上調(diào),提示上述4 種蛋白聚糖與牙周炎的發(fā)展可能相關(guān)。

雖然前期研究發(fā)現(xiàn)蛋白聚糖可調(diào)控炎癥時(shí)牙周組織的代謝,但其在牙周炎牙槽骨吸收中的作用尚不明確?;罨腡 細(xì)胞表達(dá)的MMP-9、RANKL 以及破骨細(xì)胞表達(dá)的CTSK 促進(jìn)骨吸收。筆者發(fā)現(xiàn)牙周炎中ACAN 與RANKL 的表達(dá)具有負(fù)相關(guān)性,BGN 與CTSK、MMP-9、RANKL 的表達(dá)具有負(fù)相關(guān)性,DCN 與MMP-9 的表達(dá)具有負(fù)相關(guān)性,提示牙周炎中蛋白聚糖ACAN、BGN 與DCN 與牙周炎牙槽骨吸收可能相關(guān),以及BGN 對CTSK、MMP-9、RANKL 可能潛在的負(fù)調(diào)控作用。

IL-1 和IL-6 促進(jìn)多型核白細(xì)胞和單核細(xì)胞/巨噬細(xì)胞黏附內(nèi)皮細(xì)胞,刺激前列腺素E2 的產(chǎn)生和溶酶體酶的釋放,進(jìn)而促進(jìn)牙周組織破壞

。TNF-α 通過上調(diào)可以降解基底膜的金屬蛋白酶,加速牙周炎進(jìn)展或者通過激活RANK,參與骨代謝和破骨細(xì)胞分化

。此外,研究表明炎癥因子白介素會下調(diào)DCN 在成纖維細(xì)胞中的表達(dá)

。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,DCN 與IL-1β、IL-6、TNF-α 的表達(dá)具有負(fù)相關(guān)性,提示牙周炎中DCN 的表達(dá)與牙槽骨吸收及牙周組織破壞有相關(guān)性,以及IL-1β、IL-6、TNF-α對DCN 可能潛在的負(fù)調(diào)控作用。

綜上,本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明蛋白聚糖在小鼠牙周炎牙槽骨內(nèi)的表達(dá)量改變,并且與破骨相關(guān)因子、炎癥相關(guān)因子的表達(dá)量具有負(fù)相關(guān)性。為從蛋白聚糖的角度了解牙周炎的致病機(jī)制提供實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ),以及對控制牙周炎牙槽骨吸收的臨床問題給予新思路。然而本實(shí)驗(yàn)對蛋白聚糖ACAN,DCN 的下降與牙周炎牙槽骨吸收的作用機(jī)制尚無具體論證,以及蛋白聚糖ACAN、BGN、ACAN 和DCN 在牙周炎側(cè)牙槽骨吸收,牙周組織破壞中的作用機(jī)制和關(guān)鍵信號通路還需進(jìn)一步探究。

Wang SY performed the experiment and wrote the article. Zhang F peformed the experiment and revised the arti-cle. Wang XK and Sun Y designed the study and reviewed the article.All authors read and approved the final manuscript as submitted.

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