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牙周炎(PD)治疗手段有限,为探寻有效疗法,研究人员开展葛根素(Pue)治疗 PD 的研究。结果发现,Pue 可缓解 PD 小鼠炎症和骨破坏,促进成骨分化,机制可能是激活线粒体融合蛋白 2(Mfn2)增强线粒体自噬。该研究为 PD 治疗提供新方向。
牙周炎是一种常见的慢性疾病,由牙周感染和病原体入侵引发,不仅会导致牙齿松动脱落,还与多种全身性疾病相关。目前,牙周炎的治疗方法包括手术和药物治疗,但效果仍不尽人意。寻找更有效的治疗策略成为改善牙周炎治疗现状的关键。在这样的背景下,首都医科大学附属北京口腔医院等机构的研究人员开展了关于葛根素(Puerarin,Pue)治疗牙周炎的研究,相关成果发表在《Stem Cell Research & Therapy》杂志上。
研究人员运用了多种关键技术方法。在动物实验方面,构建了牙周炎小鼠模型,通过 Micro-CT 分析、组织学染色(如 H&E 染色、免疫组化)、ELISA 检测炎症因子、qRT-PCR 检测基因表达以及 Western blot 检测蛋白表达等技术,研究 Pue 对牙周炎小鼠的治疗效果及机制。在细胞实验方面,培养人牙周膜细胞(hPDLCs)并构建 PD 细胞模型,采用 Alizarin red 染色、ALP 染色评估成骨分化能力,通过多种染色及检测技术研究线粒体相关指标和自噬情况。
Pue 治疗缓解 PD 小鼠根尖炎症、骨破坏,促进成骨分化和自噬
研究人员构建牙周炎小鼠模型后,用不同剂量 Pue 处理。通过检测发现,Pue 处理可降低小鼠的龈沟出血指数和牙齿松动度,减少牙槽骨吸收(降低 CEJ-ABC 距离和 Tb.Sp,增加 BV/TV 和 Tb.N),缓解根尖炎症和骨破坏。免疫组化结果显示,Pue 能促进成骨蛋白 RUNX2 和自噬蛋白 LC3 的表达。ELISA 和 qRT-PCR 结果表明,Pue 可降低促炎因子(TNF-α、IL-1β 和 IL-6)水平,上调成骨相关基因(Runx2、OSX、OPN、OCN、ALP 和 COL1A1)的表达,这一系列结果表明 Pue 能缓解 PD 小鼠的根尖炎症和骨破坏,促进成骨分化和自噬。
Pue 治疗促进 PD 细胞模型成骨分化,抑制炎症反应
研究人员培养 hPDLCs 并鉴定其分化能力,构建 PD 细胞模型。CCK-8 实验确定 Pue 的适宜剂量后,通过 Alizarin red 染色和 ALP 染色发现,Pue 能增强 PD 细胞模型的成骨分化能力。ELISA 和 qRT-PCR 结果显示,Pue 可抑制炎症反应,降低促炎因子水平,上调成骨相关基因表达,说明 Pue 能促进 PD 细胞模型的成骨分化,抑制炎症反应。
Pue 治疗增强 PD 细胞模型线粒体自噬
通过 TMRE 染色和 MitoSox Red 染色结合流式细胞术分析发现,Pue 可恢复 PD 细胞模型的线粒体膜电位,降低线粒体 ROS 水平。Western blot 检测自噬相关蛋白发现,Pue 能降低 P62 蛋白表达,升高 LC3II/LC3I 蛋白表达。使用自噬抑制剂 3-MA 处理后,Pue 对成骨分化的促进和对炎症的抑制作用被逆转,表明 Pue 可增强 PD 细胞模型的线粒体自噬。
Pue 治疗可能通过增强线粒体自噬缓解炎症,诱导 PD 细胞模型成骨分化
使用线粒体自噬抑制剂 CsA 处理 hPDLCs,结果显示,CsA 可减弱 Pue 对 PD 细胞模型成骨分化的促进作用,逆转 Pue 对炎症因子的抑制作用,以及对线粒体膜电位和 ROS 水平的调节作用,说明 Pue 可能通过增强线粒体自噬来缓解炎症,诱导 PD 细胞模型成骨分化。
Pue 治疗维持 PD 细胞模型线粒体动力学稳态
qRT-PCR 和 Western blot 检测线粒体动力学相关因子发现,Pue 可调节 Mfn2、Drp1 等因子的表达,维持线粒体动力学稳态。Mito Tracker 染色结果也表明,Pue 能改善 PD 细胞模型中受抑制的线粒体分裂,维持线粒体动力学稳态。
Pue 治疗可能通过激活 Mfn2 增强 PD 细胞模型线粒体自噬
转染 Mfn2 siRNA 后发现,Mfn2 沉默可逆转 Pue 对自噬相关蛋白表达的影响,减弱 Pue 对 PI3K/AKT/mTOR 通路的抑制作用,以及对线粒体膜电位、ROS 水平、LC3 点和线粒体 Parkin 表达的调节作用,说明 Pue 可能通过激活 Mfn2 增强 PD 细胞模型线粒体自噬。
Pue 治疗可能通过激活线粒体 Mfn2 促进线粒体自噬,减轻 PD 小鼠根尖炎症和骨破坏,促进成骨分化
在 PD 小鼠牙周组织中转染腺病毒介导的 Mfn2 siRNA,再用 Pue 处理。Micro-CT 分析、组织学染色、ELISA、免疫组化、qRT-PCR 和 Western blot 结果表明,Mfn2 沉默可抵消 Pue 对 PD 小鼠的治疗效果,说明 Pue 可能通过激活线粒体 Mfn2 促进线粒体自噬,减轻 PD 小鼠根尖炎症和骨破坏,促进成骨分化。
研究结论表明,Pue 对 PD 具有治疗作用。在 PD 小鼠中,Pue 可降低龈沟出血指数和牙齿松动度,改善牙槽骨结构,缓解根尖炎症和骨破坏,促进成骨分化。体外机制研究显示,Pue 可能通过上调线粒体 Mfn2 的表达,增强线粒体自噬,从而缓解炎症,促进 PD 细胞模型的成骨分化,该机制在体内实验中也得到了验证。这一研究为牙周炎的临床治疗提供了新的有效策略,为牙周炎患者带来了新的希望,也为后续相关研究奠定了重要基础。不过,该研究也存在一些局限性,如未研究 Pue 的长期作用、未用透射电镜验证线粒体自噬等,这些将是未来研究的方向 。