镉通过激活Akt/MAPK信号通路降低人牙龈成纤维细胞活力并诱导促炎反应

本研究揭示了环境相关浓度镉(Cd)对人牙龈成纤维细胞(HGFs)的毒性机制：通过激活Akt、ERK1/2和JNK信号通路，显著降低细胞活力(IC50=5.883 μM)，上调IL-6/IL-8分泌及COX-2表达。研究创新性整合细胞毒性、炎症因子分泌和信号通路分析，为吸烟相关口腔疾病中Cd的致病机制提供新见解，提示靶向Akt/MAPK通路或成干预策略。

　　

【引言】
烟草烟雾和PM_2.5中的镉(Cd)是引发口腔疾病的重要环境污染物。研究发现吸烟者唾液Cd浓度可达352.72 μM，显著高于非吸烟者(0.006 μM)。作为促炎因子，IL-6和IL-8在牙周炎和口腔鳞癌中起关键作用，而COX-2上调与牙槽骨吸收直接相关。本研究首次系统探讨环境浓度Cd对HGFs的多重影响。

【材料与方法】
实验采用ATCC CRL-2014来源的HGFs(3-10代)，以0.1-100 μM CdCl₂处理24小时。通过MTT法检测细胞活力，ELISA分析IL-6/IL-8分泌，Western blot检测Akt、ERK1/2、JNK磷酸化及COX-2表达，并采用特异性抑制剂(LY294002、U0126、SP600125)验证通路机制。

【结果】

1. 细胞毒性：Cd呈浓度依赖性降低细胞活力，IC₅₀为5.883 μM。1 μM处理组未见显著毒性，故选为后续实验浓度。

2. 通路激活：1 μM Cd显著增强Akt(5分钟)、ERK1/2和JNK(30分钟)磷酸化，而p38未见激活。通路抑制剂可特异性阻断相应蛋白磷酸化。

3. 炎症反应：Cd处理24小时后，IL-6和IL-8分泌量分别增加2.1倍和1.8倍。Akt抑制剂使IL-6降低38%，JNK抑制剂使IL-8降低42%。

4. COX-2调控：1小时Cd暴露即诱导COX-2表达，ERK1/2抑制剂使其降低57%，证实MAPK通路的核心调控作用。

【讨论】
研究创新性发现：
• 低浓度Cd(1 μM)即可通过非p38依赖途径激活Akt/ERK/JNK信号轴
• 炎症因子分泌与COX-2表达存在通路特异性：ERK1/2主要调控COX-2，而JNK更显著影响IL-8分泌
• 口腔粘膜实测Cd浓度(0.76-1.28 μM)与实验浓度高度吻合，强化临床相关性

与既往研究对比：
• 不同于其他细胞中Cd激活p38的现象，HGFs更敏感于ERK/JNK通路
• 相较于尼古丁(IC₅₀ 6μM-25mM)，Cd在更低浓度即显现毒性

【展望】
研究局限在于单细胞模型未能模拟口腔微环境复杂性。未来需开展：
• 多供体HGFs实验验证个体差异
• 气液界面暴露模拟真实吸烟场景
• 动物实验评估长期低剂量暴露效应

该研究为理解吸烟相关口腔疾病的分子机制提供新视角，Akt/MAPK通路抑制剂或成为防治Cd诱导口腔炎症的潜在靶点。