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牙周炎与代谢综合征相互作用致免疫失衡,现有治疗依赖宿主免疫。本研究开发壳聚糖基温敏水凝胶 TISH (GR),负载 GM-CSF 和白藜芦醇,在高脂饮食牙周炎大鼠模型中,其可抑制 DCs 的 TLR4 下游 MAPKs 和 NF-κB 通路,减少 Th17 浸润,提升 Tregs 相关 IL-10,增强 SRP 疗效。
在口腔健康与代谢性疾病交织的医学版图中,牙周炎犹如一颗暗藏的 “定时炸弹”,持续威胁着人类健康。这种由微生物失调与宿主免疫炎症失衡驱动的慢性疾病,在代谢综合征(如肥胖、高血脂、糖尿病)的推波助澜下,正以更迅猛的态势侵蚀着患者的牙周组织。传统的龈下刮治与根面平整术(SRP)虽能清除牙菌斑,却难以逆转代谢异常引发的局部免疫紊乱,导致这类患者术后愈合迟缓、炎症反复。如何打破 “代谢异常 - 免疫失调 - 组织破坏” 的恶性循环,成为口腔医学与免疫学交叉领域的关键科学问题。
为攻克这一难题,研究人员开展了一项极具创新性的研究。他们设计了一种基于壳聚糖的温敏型可注射自组装水凝胶(TISH),并负载粒细胞 - 巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF)和白藜芦醇(TISH (GR)),试图通过调控树突状细胞(DCs)和 T 细胞的免疫平衡,为代谢综合征合并牙周炎的治疗开辟新路径。这项发表在《Acta Biomaterialia》上的研究,通过多维度的实验设计,揭示了 TISH (GR) 在重塑免疫微环境中的独特机制与显著疗效。
研究主要采用了以下关键技术方法:首先利用扫描电子显微镜(SEM)对 TISH 的微观结构进行表征,证实其具有利于细胞迁移的互连多孔结构;通过 ELISA 检测细胞培养上清液中 IL-1β、IL-6、TNF-α 等细胞因子水平,结合实时定量 PCR(RT-PCR)分析 NF-κB、MAPKs 通路相关基因表达,阐明 TISH (GR) 对 DCs 的免疫调控机制;在高脂饮食(HFD)诱导的牙周炎大鼠模型中,通过组织学染色(H&E)、免疫荧光染色(检测 CD11c+ DCs、Th17 细胞、FOXP3+ Tregs)和显微 CT(micro-CT)评估牙周组织炎症程度、骨吸收情况及治疗效果。
3.1 水凝胶的理化特性与缓释性能
扫描电镜显示,TISH 呈现理想的互连多孔结构,4℃储存时稳定性良好,37℃可迅速凝胶化。白藜芦醇在水凝胶中储存 1 个月后仍能保持稳定释放,证实了 TISH 作为药物载体的可靠性。
3.2 高血糖环境下 DCs 的免疫表型调控
在高血糖条件下,DCs 的成熟标志物 CD83、抗原呈递分子 CD86 表达显著升高,而 TISH (GR) 处理后,这些分子表达回落至正常水平。机制研究发现,TISH (GR) 可抑制 Toll 样受体 4(TLR4)下游 NF-κB 和 MAPKs(ERK2、JNK1、p38α)通路的激活,减少 TNF-α、IL-1β 等促炎细胞因子分泌,诱导 DCs 向抗炎表型转化。
3.3 高脂饮食模型中的治疗效果
高脂饮食诱导的牙周炎大鼠表现出显著的体重增加、血糖升高及牙槽骨吸收。与单纯 SRP 相比,SRP 联合 TISH (GR) 治疗组的炎症细胞浸润程度显著降低,Th17 细胞数量减少,Tregs 相关细胞因子 IL-10 表达升高,牙槽骨丢失明显改善。显微 CT 数据显示,TISH (GR) 组的骨体积 / 组织体积比更高,骨小梁结构更完整。
3.4 免疫细胞动态与细胞因子网络
免疫荧光分析表明,TISH (GR) 可减少 CD11c+ DCs 的募集,抑制 Th17 细胞在牙周组织中的浸润,同时维持 Tregs 的免疫调节功能。细胞因子比值分析显示,TISH (GR) 显著降低促炎 / 抗炎因子比值(如 IL-1β/IL-10、IL-17/IL-10),重塑免疫平衡。
这项研究突破性地将壳聚糖水凝胶与免疫调控疗法相结合,为代谢综合征相关牙周炎提供了 “局部免疫微环境重塑” 的新策略。TISH (GR) 通过靶向 DCs 和 T 细胞,抑制 TLR4-NF-κB/MAPKs 炎症通路,促进促炎 - 抗炎平衡向愈合方向倾斜,不仅为传统 SRP 治疗提供了强效辅助,更有望拓展至其他免疫失调性疾病的治疗领域。其创新性在于利用生物材料的缓释特性实现药物的精准递送,同时通过多靶点免疫调控克服代谢异常对愈合的阻碍,为跨学科治疗复杂炎症性疾病提供了可借鉴的研究范式。随着对免疫 - 代谢互作机制的深入解析,这类免疫调节型生物材料或将开启个性化精准治疗的新纪元。