STAT1-miR-221/222-3p-PAK1轴调控牙周炎炎症反应与骨吸收的分子机制研究

武汉大学口腔医学院团队针对牙周炎分子机制不清的问题，通过体内外实验揭示了STAT1-miR-221/222-3p-PAK1信号轴的关键作用。研究发现LPS（脂多糖）通过激活STAT1抑制miR-221/222-3p表达，解除其对PAK1的靶向抑制，进而促进炎症因子（IL-6/IL-8/TNF-α）释放和破骨细胞活化。局部给予miRNA激动剂可显著改善大鼠实验性牙周炎，为靶向干预提供了新策略。该成果发表于《Inflammation》。

　　

牙周炎作为累及全球半数成年人的慢性炎症性疾病，其核心病理特征是牙周支持组织的进行性破坏。尽管已知微生物群落失调是始动因素，但宿主免疫应答如何精确调控炎症与骨吸收的分子机制仍存在重大知识空白。近年来，微小RNA（microRNA）因其在炎症网络中的枢纽作用成为研究热点，但miR-221/222-3p这一在肝炎和心肌炎中具有免疫调节功能的miRNA簇，在牙周炎中的角色却从未被探索。与此同时，p21激活激酶1（PAK1）作为促炎信号的关键节点，其异常激活与多种炎症性疾病相关，但PAK1是否参与牙周组织破坏尚缺乏直接证据。

针对这些科学问题，武汉大学口腔医学院的研究团队通过整合细胞实验和大鼠模型，首次揭示了STAT1（信号转导和转录激活因子1）通过转录抑制miR-221/222-3p解除对PAK1的靶向调控，从而驱动牙周炎症级联反应的全新机制。该研究不仅阐明了牙周炎发病的分子开关，更为开发基于miRNA的精准治疗策略提供了理论依据，相关成果发表于炎症领域权威期刊《Inflammation》。

研究团队采用多学科技术手段展开攻关：通过RT-qPCR检测LPS刺激的人牙周膜细胞（PDLCs）和结扎诱导的大鼠牙周炎模型中miRNA表达谱；利用双荧光素酶报告基因和染色质免疫沉淀（ChIP）验证STAT1对miR-221/222启动子的直接调控；采用显微CT和TRAP染色评估miRNA激动剂对大鼠牙槽骨吸收的改善作用；结合Western blot和ELISA分析关键蛋白及炎症因子表达。所有实验均采用3次以上生物学重复确保可靠性。

研究结果部分呈现了完整的证据链：

1. miR-221/222-3p在PDLCs炎症中的表达与作用：LPS以时间和浓度依赖性方式下调miR-221-3p/miR-222-3p（1μg/mL处理24h降低约60%）。过表达这两种miRNA可显著抑制IL-6、TNF-α等促炎因子释放，且协同作用优于单独转染。
2. PAK1是miR-221/222-3p的直接靶点：生物信息学预测和双荧光素酶实验证实PAK1 3'UTR存在保守结合位点。miRNA模拟物使PAK1蛋白（非mRNA）水平下降50%，而抑制剂则逆转此效应。
3. PAK1的促炎功能验证：LPS刺激使PDLCs中PAK1蛋白表达增加2.1倍，过表达PAK1显著提升IL-8分泌（P<0.01），而siRNA干扰可缓解炎症反应。
4. STAT1的上游调控作用：LPS激活STAT1磷酸化（30min达峰），其抑制剂Fludarabine可恢复miR-221/222表达。ChIP-PCR证实STAT1结合于miR-222启动子-800bp区域。
5. 动物模型治疗效应：局部注射miR-221-3p激动剂使大鼠牙槽骨体积分数（BV/TV）提升37%，TRAP阳性破骨细胞减少64%，IL-6免疫组化信号降低52%。

这项研究创新性地构建了"STAT1→miR-221/222-3p→PAK1"的调控轴模型：在病原体LPS刺激下，磷酸化STAT1入核抑制miR-221/222转录，解除其对PAK1 mRNA的翻译抑制，进而激活NF-κB等通路促进炎症因子风暴和骨吸收。值得注意的是，该团队发现联合应用miR-221/222-3p激动剂比单一miRNA具有更强的抗炎效果，这为开发多靶点核酸药物提供了实验基础。从转化医学角度看，该研究首次证明局部递送miRNA可有效干预牙周炎进展，相较于传统抗生素治疗，这种宿主导向疗法可能避免微生物耐药性问题。未来研究可进一步探索该通路与糖尿病等共病的交互作用，以及STAT1抑制剂与miRNA联用的协同效应。