在肥胖患者中，促炎細(xì)胞因子，如TNFα、IL6、IL8以及IL1β的釋放增加會導(dǎo)致生物學(xué)相關(guān)過程的失調(diào)，并促進(jìn)低度全身性炎癥。關(guān)于肥胖相關(guān)炎癥潛在機(jī)制的研究集中在脂質(zhì)代謝的紊亂以及由此導(dǎo)致的血清游離脂肪酸（FFA）水平升高，如飽和脂肪酸（棕櫚酸，PA）、單不飽和脂肪酸（油酸，OA）。雖然它們與正常細(xì)胞功能相關(guān)，但高脂血癥條件下兩種脂肪酸都會影響幾種細(xì)胞類型的炎癥過程。

飽和脂肪酸（SFA）如PA已被證明可以通過多種途徑激活促炎基因（TNFα、IL6、IL8、IL1α、IL1β）。OA等單不飽和脂肪酸（MUFA）主要通過平衡SFA誘導(dǎo)的炎癥來降低促炎細(xì)胞因子（如TNFα和IL6）的水平。然而，在真皮成纖維細(xì)胞中，OA似乎具有促炎作用，導(dǎo)致COX2表達(dá)增加、ROS水平升高和氧化損傷。高脂血癥是指血脂水平過高，在體內(nèi)，其影響是基于過量的特定脂肪酸及其相互關(guān)系，這使體外研究復(fù)雜化。

與肥胖類似，牙周炎癥也是一個全球性的健康問題，重度牙周炎患者也表現(xiàn)出低度全身炎癥，促炎細(xì)胞因子水平升高。牙齦卟啉單胞菌（P. gingivalis）是一種革蘭氏陰性專性厭氧菌，已被確定為牙周病發(fā)生發(fā)展的主要致病菌，其致病性歸因于一系列毒力因子如菌毛、牙齦蛋白酶和脂多糖（LPS）。為了進(jìn)行體外研究，牙齦卟啉單胞菌或其LPS通常用于模擬引起牙周炎的刺激。此外，牙齦卟啉單胞菌脂多糖（P. gingivalis LPS）可促進(jìn)脂肪因子的促炎特性，可能導(dǎo)致肥胖相關(guān)炎癥。然而，這兩種疾病是否隨后會影響正畸牙齒移動（OTM）目前知之甚少。

正畸治療引起的復(fù)雜炎癥信號級聯(lián)反應(yīng)主要由牙周膜成纖維細(xì)胞（PdLF）調(diào)節(jié)，PdLF是牙周組織中的主要細(xì)胞類型，位于牙根和牙槽骨之間。當(dāng)牙齒受到機(jī)械應(yīng)力時，觸發(fā)的無菌性短暫炎癥由PdLF特異性調(diào)節(jié)，特別是促炎細(xì)胞因子（如IL6、IL8、PGE2和TNFα）的表達(dá)和分泌是PdL壓縮側(cè)的特征，而抗炎細(xì)胞因子（如IL10）的釋放在拉伸側(cè)更為突出。

然而，牙周炎是否對正畸力誘導(dǎo)的炎癥組織反應(yīng)調(diào)節(jié)的肥胖相關(guān)變化有影響尚未得到研究?；诖?，德國耶拿大學(xué)附屬醫(yī)院口腔正畸科、亞琛工業(yè)大學(xué)附屬醫(yī)院口腔正畸科的一項實驗曾旨在：（1）研究脂肪酸模擬的高脂血癥狀況是否影響HPdLF在調(diào)節(jié)對壓縮刺激的炎癥反應(yīng)方面的功能；（2）解決由于P. gingivalis LPS 給藥引起的變化。鑒于患有牙周炎的肥胖患者比例不斷增加，但他們?nèi)匀幌ＭM(jìn)行正畸治療，該研究提供了有關(guān)生物學(xué)背景的初步信息。

首先，為了研究高脂血癥PA和OA水平對HPdLF調(diào)節(jié)功能的影響，進(jìn)行了THP1細(xì)胞粘附測定（圖1 a、b），分析了在PA和OA中培養(yǎng)的HPdLF上貼壁Alexa488標(biāo)記的THP1細(xì)胞的數(shù)量，僅用牛血清白蛋白（BSA）孵育的細(xì)胞用作對照。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在PA孵育的HPdLF中THP1細(xì)胞數(shù)量增加（圖1 a、b）。與對照相比，OA培養(yǎng)導(dǎo)致相似數(shù)量的貼壁THP1單核細(xì)胞。這表明PA尤其會促進(jìn)HPdLF的炎癥反應(yīng)。

接著研究了用脂肪酸培養(yǎng)是否會影響HPdLF對6小時機(jī)械壓縮（7.13 g/cm2）的反應(yīng)，此時幾種細(xì)胞因子的表達(dá)和分泌已經(jīng)增加。雖然壓縮誘導(dǎo)對照和PA處理組的HPdLF中THP1細(xì)胞粘附增加（圖1 a、b），但補充OA阻礙了壓縮誘導(dǎo)的THP1粘附增加。這些數(shù)據(jù)表明，OA限制了6小時壓縮刺激的炎癥反應(yīng)。

接下來，為了進(jìn)一步分析脂肪酸培養(yǎng)的HPdLF的炎癥反應(yīng)，對細(xì)胞因子和炎癥標(biāo)志物TNFα、IL1α、IL1β、IL1RA、IL6、IL8和COX2的編碼基因進(jìn)行了定量PCR （圖1 c、d）。實驗檢測到IL1β、IL1RA和IL8的基線水平?jīng)]有變化，而TNFα在兩種脂肪酸條件下均降低（圖1 c）。此外，OA培養(yǎng)物中IL1α和IL6水平顯著降低（圖1 c），PA培養(yǎng)物中COX2表達(dá)增加（圖1 d）。無論培養(yǎng)條件如何，在6小時的壓縮刺激下，大多數(shù)基因的表達(dá)量都有所增加（圖1 c、d）。然而，與對照相比，PA和OA培養(yǎng)物中壓縮誘導(dǎo)的COX2表達(dá)增加顯著更高（圖1 d）。

此外，脂肪酸處理后IL6基線水平無明顯變化。然而，壓縮刺激促進(jìn)了對照和PA培養(yǎng)組中IL6的分泌，但在OA組沒有（圖1 e）。相比之下，無論是脂肪酸處理還是機(jī)械壓縮，IL8的分泌沒有改變（圖1 f）。還檢測到用PA處理的HPdLF中PGE2的分泌（圖1 g），而機(jī)械壓縮增加了PA培養(yǎng)組PGE2水平，并使OA培養(yǎng)組中PGE2水平高于檢測限。由于IL6而不是PGE2對于單核細(xì)胞分化為巨噬細(xì)胞非常重要，因此，對炎癥標(biāo)志物的分析支持了上述THP1測定的結(jié)果。

圖1     棕櫚酸和油酸影響人牙膜成纖維細(xì)胞（HPdLF）對6小時壓縮力（CF）的炎癥反應(yīng)。

最后，為了模擬牙齦卟啉單胞菌感染，用適當(dāng)?shù)闹嗵谴碳PdLF 24小時。與未刺激的對照相比，LPS刺激導(dǎo)致THP1細(xì)胞粘附增加（圖1 b，圖2 a、b），這在LPS刺激的PA培養(yǎng)物中也可以檢測到。此外，與各自對照相比，LPS刺激的PA培養(yǎng)物中THP1貼壁細(xì)胞的數(shù)量明顯更多（圖2 a、b）。施加壓縮刺激后，在所有LPS刺激的HPdLF中THP1細(xì)胞粘附顯著增加（圖2 a，b），而PA培養(yǎng)物中，THP1貼壁細(xì)胞的增加顯著更高。

COX2表達(dá)的定量分析顯示，用LPS刺激與脂肪酸刺激沒有相關(guān)差異（圖2 c），然而，與非LPS刺激的HPdLF相比，其轉(zhuǎn)錄水平顯著更高。IL6和IL8的表達(dá)也發(fā)生了類似的變化（圖2 c），與各自的未刺激條件相比（與圖1 c），LPS的應(yīng)用導(dǎo)致BSA對照、PA培養(yǎng)和OA培養(yǎng)的HPdLF中其表達(dá)顯著上調(diào)。壓縮力作用下，COX2和IL6轉(zhuǎn)錄值增加，但I(xiàn)L8沒有（圖2 c），此外，IL6水平在脂肪酸刺激下表現(xiàn)出顯著差異，在OA培養(yǎng)中表達(dá)降低。

對培養(yǎng)基中分泌蛋白的進(jìn)一步分析顯示，在機(jī)械應(yīng)力和LPS刺激的PA培養(yǎng)物中PGE2顯著增加（圖2 d）。此外，LPS刺激的BSA對照中壓縮誘導(dǎo)的IL6分泌水平增強，但沒有檢測到IL8的增強（圖2 d）。當(dāng)細(xì)胞額外暴露于PA時，IL6細(xì)胞因子釋放的增加甚至更高，這進(jìn)一步支持了PA對HPdLF在機(jī)械應(yīng)力、細(xì)菌、應(yīng)激條件下的炎癥反應(yīng)的調(diào)節(jié)作用。此外，與未受到牙齦卟啉單胞菌LPS刺激的HPdLF相比，在LPS刺激的PA和OA培養(yǎng)物中檢測到的IL6和IL8分泌水平顯著更高。

這些數(shù)據(jù)表明，用PA處理的機(jī)械壓縮下的HPdLF的炎癥反應(yīng)增加。此外，當(dāng)細(xì)胞受到引起牙周炎的細(xì)菌化合物的額外刺激時，炎癥應(yīng)激反應(yīng)更加明顯。

圖2    用從牙齦卟啉單胞菌獲得的LPS刺激壓縮條件下棕櫚酸培養(yǎng)的HPdLFs導(dǎo)致過度的免疫反應(yīng)。

該研究提供了關(guān)于肥胖相關(guān)高脂血癥如何影響體外壓縮應(yīng)力下牙周膜成纖維細(xì)胞在調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)的功能的新信息。機(jī)械應(yīng)力誘導(dǎo)的炎癥通過棕櫚酸增強，當(dāng)細(xì)胞受到牙齦卟啉單胞菌脂多糖的額外刺激時，炎癥進(jìn)一步增加。因此，這項研究提供了關(guān)于細(xì)胞因子調(diào)節(jié)變化的第一個信息，這些變化可能與越來越多的患有牙周炎的肥胖患者的正畸牙齒移動有關(guān)。

參考文獻(xiàn)：Symmank J, Appel S, Bastian JA, Knaup I, Marciniak J, Hennig CL, D?ding A, Schulze-Sp?te U, Jacobs C, Wolf M. Hyperlipidemic Conditions Impact Force-Induced Inflammatory Response of Human Periodontal Ligament Fibroblasts Concomitantly Challenged with P. gingivalis-LPS. Int J Mol Sci. 2021 Jun 4;22(11):6069. doi: 10.3390/ijms22116069. PMID: 34199865; PMCID: PMC8200083.

原文鏈接：pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34199865/

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