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这篇研究聚焦于牙龈内阿米巴(Entamoeba gingivalis)感染与牙周炎的关联。研究发现,VAMP8 和 VAMP3 在牙龈防御及病原体感染机制中起关键作用。这一成果为牙周炎防治提供了新方向,值得相关领域科研人员阅读。
### 研究背景
牙周炎被认为是由多微生物感染和遗传易感性共同导致的疾病,其特征为黏膜反复炎症、牙龈出血和组织损伤。牙龈内阿米巴(
Entamoeba gingivalis)是一种常见于牙周炎患者炎症牙周袋中的原生动物,它能侵入口腔黏膜并杀死细胞,还可诱导促炎细胞因子的激活。在全基因组关联研究中,发现囊泡相关膜蛋白基因(
VAMP3)和(
VAMP8)的遗传变异与牙周炎相关。在肠道中,这些基因在宿主防御和免疫逃避方面有重要作用,如 VAMP8 调节粘蛋白分泌形成黏液屏障,VAMP3 调节基质金属蛋白酶(MMPs)分泌影响细胞外基质(ECM)降解。由于牙周炎与肠道阿米巴病症状相似,且(
VAMP3)和(
VAMP8)在宿主与病原体相互作用中起关键作用,本研究旨在探究这两个基因在牙龈内阿米巴与人类牙龈上皮细胞(gECs)和牙龈成纤维细胞(gFBs)相互作用中的作用。
实验方法
- 构建基因敲除细胞系:利用 CRISPR-Cas9 系统,在永生化的牙龈上皮细胞系(OKG4)中敲除(VAMP8),在永生化的人牙龈成纤维细胞系(ihGF-hTERT)中敲除(VAMP3),获得 gEC-VAMP8 (-/-) 和 gFB-VAMP3 (-/-) 细胞系。
- 病原体获取与培养:从牙周炎患者的炎症牙周袋中采集龈下菌斑样本,分离培养牙龈内阿米巴。使用哥伦比亚血琼脂平板培养牙龈卟啉单胞菌(Porphyromonas gingivalis)。
- 细胞培养:gFBs 和 gFB-VAMP3 (-/-) 在添加 10% 胎牛血清(FBS)和 1% 非必需氨基酸(MEM-NEAA)的杜氏改良 Eagle 培养基(DMEM)中培养;gECs 和 gEC-VAMP8 (-/-) 在 DermaLife K 完全培养基中培养。
- 实验检测方法:运用免疫荧光检测蛋白共定位;采用酶联免疫吸附试验(ELISA)检测 IL-8、MUC1 和 MUC21 水平;使用免疫分析法定量检测 IL-1β;通过脂质筏分离、免疫印迹、细胞毒性和胶原酶活性测定等实验进行相关指标分析。
实验结果
- 成功构建基因敲除细胞系:经 Sanger 测序分析,在 gECs 的(VAMP8)基因和 gFBs 的(VAMP3)基因中均成功引入功能丧失性突变。
- 蛋白共定位:在 gECs 中,VAMP8 与 MUC1、MUC21 共定位;在 gFBs 中,VAMP3 与 MMP13 共定位。
- 粘蛋白分泌:牙龈内阿米巴感染野生型 gECs 后,MUC1 和 MUC21 分泌显著增加;但在 gEC-VAMP8 (-/-) 细胞中,无论是否感染,粘蛋白分泌均无法检测到,表明 VAMP8 介导 gECs 的粘蛋白分泌。
- 细胞因子分泌:牙龈内阿米巴感染野生型 gECs 可显著增加 IL-8 和 IL-1β 分泌,而在 gEC-VAMP8 (-/-) 细胞中检测不到;VAMP8 参与 gECs 中 IL-8 和 IL-1β 的分泌,VAMP3 不参与。
- VAMP8 的转位:牙龈内阿米巴感染 gECs 后,VAMP8 向细胞膜脂质筏区域转位增加;在 gEC-VAMP8 (-/-) 细胞中未观察到这种转位,证实 VAMP8 参与感染后的胞吐过程。
- 细胞死亡:牙龈内阿米巴感染导致 gEC-VAMP8 (-/-) 细胞死亡显著增加,而对 gFBs 细胞死亡影响不明显;牙龈卟啉单胞菌感染对 gECs 和 gFBs 细胞死亡影响较小。
- 胶原酶激活:牙龈内阿米巴感染可诱导野生型 gFBs 的胶原酶激活,但在 gFB-VAMP3 (-/-) 细胞中未观察到,表明 VAMP3 对牙龈成纤维细胞中 MMP 分泌和胶原降解至关重要。
研究结论
本研究表明,牙龈内阿米巴感染牙龈细胞的机制与肠道内阿米巴感染相似,VAMP8 和 VAMP3 在牙龈黏膜防御和牙龈内阿米巴致病过程中起核心作用。VAMP8 功能受损会削弱牙龈屏障保护,VAMP3 介导的 MMP 分泌参与组织破坏。然而,本研究存在局限性,如体外实验、仅分析早期感染阶段等。总体而言,VAMP8 和 VAMP3 可能是牙周炎相关感染治疗的潜在靶点,牙龈内阿米巴是导致慢性炎症和组织破坏的重要口腔病原体。