MicroRNA-223通过TLR2/4调控牙龈卟啉单胞菌诱导牙龈成纤维细胞炎症过程的研究

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研究背景:  牙周炎(Periodontitis)是一种多因素导致的牙周组织的慢性炎症性疾病,主要是因牙周病原菌与机体免疫反应共同作用。临床上多以牙龈出血、牙槽骨吸收、牙齿松动脱落为主要表现。牙龈,作为一种牙体周围支持组织以及连接牙槽骨与牙体组织,正常的生理形态与功能对牙周的防御和重建至关重要。牙龈成纤维细胞(gingival fibroblasts, GFs)作为牙龈组织主要细胞成分,其中在预防牙周致病菌导致的炎症以及机体的自身免疫反应的都起着重要作用。牙龈成纤维细胞可通过胞体表面的Tolls样受体(Tolls-like Receptor,TLRs)识别细菌内毒素(Lipopolysaccharides,LPS),从而激活细胞内信号通路产生促炎因子。  TLRs 是一种跨膜蛋白,在机体固有免疫中起重要作用,在巨噬细胞、树突状细胞和上皮细胞等多种细胞上均有表达。该受体可以识别革兰氏阴性菌细胞壁成分,如病原体相关分子模式( Pathogen associated molecular patterns,PAMPs)或损伤相关分子模式(Damage associated molecular patterns,DAMPs)。这类受体可识别PAMPs或DAMPs诱导分泌相关信号分子激活固有免疫细胞,一方面诱导固有免疫细胞表达、分泌促炎因子,如TNF-α、IL-6、IL-12,另一方面,诱导共刺激分子的表达和特异性免疫应答的启动。这些细胞因子可诱导炎症的发生,促进抗原的呈现以及促进T淋巴细胞的变化。  牙周致病菌在牙周炎的发生发展过程中占主要作用,主要包含牙龈卟啉单胞菌、福赛斯坦纳菌、齿密螺旋体、伴放线杆菌等革兰氏阴性菌,其中牙龈卟啉单胞菌是主要的致病菌之一。内毒素是革兰氏阴性细菌细胞壁的成分之一,也是细菌的致病毒力因素之一。LPS可以活化细胞表面受体TLR2、TLR4,启动细胞内信号通路,诱导细胞产生促炎因子,如IL-8、IL-1β、IL-6、TNF-α,打破机体内环境平衡,从而诱导炎症过程的发生。  自从首次发现microRNAs以来,大量的学者对其进行了研究。MicroRNAs是一类内生性非编码的小RNA,大量存在于动植物的真核细胞内,分子长度约22~25个核苷酸。这类分子在转录后阶段对基因表达进行调控,其在不同组织内的表达类型和表达水平受局部和系统各种因素影响表现出多样化。在炎症牙龈和健康牙龈中表达也存在差异,如microRNA-223、microRNA-150、microRNA-200b在炎症牙龈中高表达,而其在健康牙龈中未见检测到其表达量升高。  综上所述,本实验通过牙龈卟啉单胞菌的内毒素刺激牙龈成纤维细胞在体外成功构建炎症模型,筛选出体外最佳诱导浓度和诱导时间,后续利用慢病毒转染技术实现对细胞内microRNA-223的表达量抑制或者增强后,观察促炎因子IL-1β、IL-6、TNF-α表达水平的变化,来探讨microRNA-223对整个炎症的发生发展的调控及其调控机制。  方法:  1. 培养原代牙龈成纤维细胞,并检测microRNA-223在正常细胞中的表达。  2.采用牙龈卟啉单胞菌内毒素构建牙龈成纤维细胞炎症模型,用含有牙龈卟啉单胞菌内毒素(200、400、600、800、1000ng/mL)的培养基培养细胞3h、6h、12h、24h、36h,并利用qPCR检测相关炎症因子的mRNA表达水平来筛选内毒素最佳刺激浓度及时间。  3.慢病毒转染构建细胞内高表达microRNA-223和低表达microRNA-223模型。  4.再次采用内毒素构建高表达microRNA-223、低表达microRNA-223以及正常人牙龈成纤维细胞炎症模型。  5.用qPCR检测细胞内microRNA-223,胞膜受体TLR2、TLR4,促炎因子IL-1β、IL-6、TNF-α的mRNA表达水平。  6.用ELISA检测培养基上清液里促炎因子IL-1β、IL-6、TNF-α的蛋白表达水平。  结果:  1. MicroRNA-223在正常牙龈成纤维细胞中表达。牙龈卟啉单胞菌内毒素诱导牙龈成纤维细胞成功构建炎症模型。  2.体外含有牙龈卟啉单胞菌内毒素(200, 400, 600, 800, 1000ng/mL)的培养基培养细胞3h、6h、12h、24h、36h,当使用含有800ng/mL细菌内毒素的培养基体外诱导牙龈成纤维细胞24h后,细胞内促炎因子的mRNA表达水平最显著。  3.慢病毒转染成功构建高表达microRNA-223和低表达microRNA-223的牙龈成纤维细胞模型。  4.当细胞内上调microRNA-223表达时,胞体表面受体TLR2、TLR4的mRNA的表达水平相应增加(p<0.05);当细胞内microRNA-223表达被抑制时,其二者的mRNA表达量有下降,但差异没有统计学意义。  5.当细胞内microRNA-223表达量被上调时,促炎因子IL-1β、IL-6、TNF-α的mRNA表达水平升高(p<0.05),当细胞内microRNA-223表达水平被抑制时,其三者的mRNA表达量未见明显下调,差异无统计学意义。  6. 当细胞内microRNA-223表达量被上调时,促炎因子IL-1β、IL-6、TNF-α的蛋白表达水平升高(p<0.001),当细胞内microRNA-223表达水平被抑制时,IL-1β、TNF-α的蛋白表达水平下降,差异有统计学意义(p<0.001),但是IL-6的蛋白表达水平下降差异无统计学意义。  结论:  1. 采用细菌内毒素成功构建体外细胞炎症模型。  2.研究证实,当细胞炎症发生时,胞内microRNA-223表达量增加,其进一步通过提升细胞表面受体TLR2、TLR4的表达水平来促进下游产物促炎因子的表达,从而加重细胞炎症反应。  3.当细胞内microRNA-223的表达水平被人为抑制时,相应的下游产物促炎因子IL-1β、IL-6、TNF-α的表达水平减少,减轻细胞炎症反应。
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