《Journal of Advanced Research》：Periodontitis accelerates STING-mediated bone remodeling during orthodontic tooth movement
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摘要
引言
正畸牙齿移动（orthodontic tooth movement, OTM）是一种机械诱导的炎症过程。有趣的是，在牙周炎条件下，OTM协调了一个复杂的炎症微环境并加剧了骨吸收。
目的
干扰素基因刺激因子（stimulator of
摘要
引言
正畸牙齿移动（orthodontic tooth movement, OTM）是一种机械诱导的炎症过程。有趣的是，在牙周炎条件下，OTM协调了一个复杂的炎症微环境并加剧了骨吸收。
目的
干扰素基因刺激因子（stimulator of interferon genes, STING）是一种关键的炎症介质，但其在牙周炎合并OTM中的作用尚不明确。
方法
研究人员在结扎诱导的牙周炎大鼠中建立了OTM模型。体外，对大鼠牙周膜成纤维细胞（periodontal ligament fibroblasts, PDLFs）施加压应力和脂多糖（LPS）以模拟正畸力和牙周炎炎症。STING通过激动剂（cGAMP/diABZI）激活，或通过H151或基因敲除抑制。评估了炎症反应和骨吸收。使用RNA测序以及免疫共沉淀结合液相色谱-串联质谱（co-IP followed by LC-MS/MS）来鉴定下游信号。
结果
PDLFs中STING激活增加了IL-1β和IL-6，同时降低了Runx-2和成骨分化。在牙周炎合并OTM的大鼠中，压缩侧STING、IL-1β和IL-6上调，Runx-2下调，导致牙槽骨丧失增加，而H151可挽救这一现象。在机械-炎症应激下，激活的STING触发了内质网（ER）应激，以及一系列细胞反应，包括促炎介质增加、凋亡增强、机械反应改变和成骨抑制。同时，膜联蛋白A2（Annexin A2, Anxa2）被鉴定为一种新的STING相互作用蛋白。Anxa2敲低模拟了STING抑制，抑制了ER应激、炎症激活、凋亡和机械反应。机制上，Anxa2敲低显著降低了P65磷酸化和核转位，表明Anxa2可能作为连接STING与NF-κB激活的中介。在机械-炎症应激下，PDLFs和压缩侧牙周组织中STING-Anxa2相互作用显著增加。
结论
在炎症微环境中，PDLFs中STING的激活与ER应激、促炎反应、凋亡和成骨抑制相关，这些共同加速了OTM期间的骨吸收。研究人员鉴定出膜联蛋白A2（Anxa2）为一种新的STING相互作用蛋白，其敲低减弱了这些反应和NF-κB激活，提示Anxa2是STING介导炎症的功能性中介。
论文解读文章
研究背景与问题
随着成人正畸患者比例增加（约占所有正畸病例的25%），牙周炎患者接受正畸治疗的情况日益普遍。正畸牙齿移动（orthodontic tooth movement, OTM）在健康条件下是一种机械诱导的无菌炎症过程，但在牙周炎条件下，OTM合并了机械力诱导的无菌炎症与细菌驱动的感染性炎症，形成混合炎症反应。这种协同作用加剧了压缩侧骨吸收，同时抑制了张力侧新骨形成，导致牙槽骨丧失加剧。既往研究表明，牙周炎条件下OTM可上调局部IL-1β、TNF-α等促炎因子，并激活多种信号通路（如NF-κB），但干扰素基因刺激因子（stimulator of interferon genes, STING）在这一过程中的具体作用尚不清楚。STING作为内质网（ER）膜上的胞质DNA传感器，在先天免疫中通过激活下游级联反应（如IFN-β和NF-κB通路）发挥关键作用，且与牙周炎骨吸收相关。然而，在炎症微环境中，机械力与STING信号如何协同调控牙周组织重塑，仍需深入研究。
研究内容与结论
研究人员建立了结扎诱导的牙周炎合并OTM大鼠模型，并利用体外压应力联合脂多糖（LPS）刺激牙周膜成纤维细胞（PDLFs），模拟正畸力与牙周炎炎症环境。通过STING激动剂（cGAMP/diABZI）和抑制剂（H151）及基因敲低，系统评估了STING在炎症反应和骨重塑中的作用。主要发现：STING激活促进PDLFs中促炎因子（IL-1β、IL-6）表达并抑制成骨分化（Runx-2、ALP活性、矿化结节形成）；在牙周炎合并OTM大鼠中，STING、IL-1β、IL-6在压缩侧上调，而Runx-2下调，牙槽骨丧失加剧，H151可逆转这些变化；机械-炎症应激下，STING激活触发内质网（ER）应激（GRP78、CHOP、PERK、ATF4上调）、凋亡及机械反应改变；通过免疫共沉淀结合液相色谱-串联质谱（co-IP followed by LC-MS/MS）鉴定出膜联蛋白A2（Annexin A2, Anxa2）为STING新相互作用蛋白，其敲低可抑制ER应激、炎症、凋亡和机械反应，并减少P65磷酸化和核转位，提示Anxa2可能作为连接STING与NF-κB激活的功能中介。该研究发表于《Journal of Advanced Research》。
主要技术方法
研究人员采用以下关键技术：大鼠牙周炎合并OTM模型（结扎诱导牙周炎5天后，施加镍钛弹簧50g力进行OTM，牙周炎+OTM组给予STING抑制剂H151局部注射）；体外细胞模型（原代大鼠PDLFs培养，施加LPS炎症刺激和静态压应力1g/cm
2）；RNA测序（RNA-seq，使用Illumina Novaseq 6000平台）及转录组分析；免疫共沉淀结合液相色谱-串联质谱（co-IP followed by LC-MS/MS）鉴定STING相互作用蛋白；免疫荧光共定位、免疫组化和蛋白免疫印迹（Western blot）。样本来源于60只6周龄雄性Sprague-Dawley大鼠。
研究结果
3.1 内源性STING激活促进炎症反应并抑制成骨分化
通过cGAMP（20μg/mL）激活PDLFs中STING后，促炎因子（IL-1β、IL-6）mRNA表达显著升高，而成骨诱导培养基中ALP活性和矿化结节形成（ARS染色）均被抑制。
3.2 STING抑制调节骨重塑并减慢牙齿移动
Micro-CT显示，牙周炎+OTM组牙齿移动距离最大，牙槽骨丧失（CEJ-ABC）最严重，骨微结构参数（BMD、BV/TV、Tb.N、Tb.Th）最差，而H151治疗可部分逆转这些变化。TRAP染色表明，牙周炎+OTM组破骨细胞数量最多，H151显著减少破骨细胞。
3.3 STING抑制减弱牙周炎症反应并促进成骨
免疫荧光和免疫组化显示，牙周炎+OTM组STING、IL-1β、IL-6表达最高，Runx-2表达最低；H151降低STING及炎症因子水平，同时上调Runx-2。血清细胞因子谱分析发现，牙周炎+OTM组7种促炎因子（Activin A、Agrin、β-NGF、Fractalkine、GM-CSF、IL-1R6、IL-6）表达最强，H151可显著抑制其水平。
3.4 压应力在炎症条件下促进STING激活并诱导内质网应激
LPS（1.6μg/mL）联合压应力处理PDLFs后，STING及磷酸化STING蛋白水平升高，凋亡率在4h后显著增加，ER应激标志物GRP78、CHOP、PERK、ATF4表达上调。
3.5 STING敲低减弱机械反应但增强成骨（在LPS和压应力处理PDLFs中）
siRNA敲低STING后，RNA-seq显示ER应激、炎症、凋亡和机械反应相关基因表达下调；ELISA证实IL-1β、IL-6、RANKL蛋白水平降低，而成骨标志物（OCN、Runx-2、OPG）水平升高。
3.6 Annexin A2是PDLFs中STING介导的内质网应激和机械反应所必需的
LC-MS/MS鉴定Anxa2为STING相互作用蛋白，免疫荧光共定位证实压应力+LPS促进STING与Anxa2共定位。Anxa2敲低后，diABZI激活STING诱导的ER应激、炎症、凋亡和机械反应相关基因表达均被抑制。
3.7 STING调控的Annexin A2参与炎症条件下的正畸牙齿移动
体内IHC和免疫荧光显示，牙周炎+OTM组Anxa2和STING表达最高，H151显著降低两者表达。p-P65免疫荧光显示牙周炎+OTM组最强，H151抑制。体外实验中，Anxa2敲低降低了总P65和磷酸化P65蛋白水平，并抑制p-P65核转位，siSTING仅部分减弱。
讨论与结论
讨论部分指出，STING激活在牙周炎合并OTM中通过促进ER应激、炎症反应和凋亡，同时抑制成骨，从而加速骨重塑。Anxa2被鉴定为STING新相互作用蛋白，通过介导NF-κB的P65磷酸化和核转位，在STING下游炎症信号中发挥关键功能。研究结论：STING、Anxa2和NF-κB在牙周炎条件下OTM中功能协作，共同调节骨重塑，揭示了机械力与STING激活在牙周炎骨重塑中的复杂相互作用。
