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牙源性疼痛是极其普遍存在的一种症状,70%的口腔患者因牙痛就诊,它严重影响人类的生活质量,已成为全世界关注的焦点。三叉神经脊束核尾侧亚核即延髓背角(medullary dorsal horn,MDH)作为牙痛初级调控中枢,一直是国内外研究的重点。目前,牙髓炎疼痛的中枢机制尚不明确,而开展牙髓炎疼痛中枢机制的研究对临床控制、治疗牙痛以及形成新的治疗策略皆具有指导作用,因此探讨牙髓炎疼痛的中枢机制极具必要性。小胶质细胞是中枢神经系统的第一道免疫防线,当中枢神经系统发生改变时,小胶质细胞发生活化,并极化为不同表型以发挥不同的生理作用。M1极化的小胶质细胞能够引发组织炎性反应,发挥细胞毒性作用;M2极化的小胶质细胞可以抑制炎性反应,发挥组织保护作用。有研究报道:牙源性炎症能引发延髓背角的小胶质细胞活化,其活化可能与牙髓炎症引发的疼痛机制相关。在多种神经痛的模型中,如周围神经损伤疼痛、糖尿病神经病理性疼痛及骨癌痛模型,可观察到小胶质细胞发生极化,提示极化状态与疼痛相关;并且通过给予干预改变小胶质细胞极化的方向,能够影响疼痛程度。以往研究虽已明确在牙髓炎发生时中枢神经系统内的小胶质细胞会发生活化,但在炎症发生发展过程中,是否会出现极化状态改变,以及极化状态的改变与疼痛是否相关,这些问题亟待研究解决。巨噬细胞外泌体是由巨噬细胞分泌的细胞外囊泡,可透过血脑屏障作用于中枢介导受体细胞功能。既往研究发现在牙髓炎发生时,牙髓与三叉神经节中的巨噬细胞被激活,而位于延髓背角与上颈脊髓C1/C2区的小胶质细胞也被激活,并且激活的小胶质细胞通过释放多种炎性因子对其他胶质细胞、神经元发挥调控作用。据此我们猜测,牙髓炎模型中巨噬细胞是否会通过产生的外泌体对小胶质细胞进行调控,进而参与牙髓炎疼痛的发生发展?目前尚未见相关研究报道。为验证小胶质细胞极化参与牙髓炎疼痛,需观察牙髓炎不同发展时期小胶质细胞的极化状态与疼痛状态的相关性。因此,设计第一部分实验:延髓背角小胶质细胞极化状态与实验性牙髓炎小鼠疼痛的相关性研究。首先通过HE染色观察小鼠牙髓炎模型的牙髓炎症情况;利用擦面行为学实验检测牙髓炎发展不同阶段的小鼠疼痛状态;然后通过免疫荧光染色、Western Blot、实时定量PCR对牙髓炎发展过程中延髓背角小胶质细胞的极化状态进行组织水平、蛋白水平及分子水平的检测。实验结果表明:牙髓炎小鼠模型组炎症明显,炎性细胞从冠髓到根髓随时间逐步浸润,模型成功建立;牙髓炎发生后1d、3d小鼠疼痛显著,延髓背角小胶质细胞主要趋向M1极化;牙髓炎发生后7d、14d小鼠疼痛反应明显下降,延髓背角小胶质细胞主要趋向M2极化。牙髓炎小鼠疼痛与延髓背角区小胶质细胞极化的状态具有相关性,小胶质细胞M1极化显著时牙髓炎疼痛显著,而小胶质细胞M2极化显著时牙髓炎疼痛减弱,且趋势呈相关性。为验证牙髓炎疼痛发生时巨噬细胞是否通过产生的外泌体对小胶质细胞极化进行调控,进而参与疼痛的发生发展,需检测脂多糖刺激巨噬细胞后产生的外泌体能否改变小胶质细胞的极化状态。据此,设计第二部分实验:巨噬细胞外泌体对小胶质细胞极化状态影响的实验研究。首先通过超速离心法获取脂多糖(LPS)刺激巨噬细胞产生的外泌体(LPS-Ex),并对得到的外泌体进行Western Blot、透射电镜及NTA粒径检测;然后通过小胶质细胞(BV2)对PKH67标记的外泌体摄取实验验证得到的外泌体是否易于被小胶质细胞摄取,并通过Western Blot、免疫荧光染色、实时定量PCR、ELISA检测对照组(BV2)、LPS刺激组(BV2+LPS)、LPS刺激加低剂量外泌体处理组(BV2+LPS+LPS-Ex(5μg/m L))和LPS刺激加高剂量外泌体处理组(BV2+LPS+LPS-Ex(10μg/m L))小胶质细胞的极化状态。实验结果表明:成功提取了粒径大小均一、纯度高、浓度高、特异性强的巨噬细胞外泌体,且容易被小胶质细胞摄取;小胶质细胞极化标志物与分泌物的变化趋势都显示,在经过LPS处理后的BV2小胶质细胞向M1极化,而加入LPS-Ex处理后,小胶质细胞极化方向由M1向M2发生转变,且LPS-Ex浓度越大,向M2极化转变程度越高。为验证能否通过实施干预以改变小胶质细胞极化的方向,进而影响牙髓炎的疼痛状态。据此设计第三部分实验:巨噬细胞外泌体通过影响小胶质极化状态而调控实验性牙髓炎小鼠疼痛的研究。首先建立实验性牙髓炎小鼠模型,通过尾静脉注射向牙髓炎模型小鼠注入经LPS刺激巨噬细胞产生的外泌体,对空白对照组(Con)、实验对照组(Pulpitis+0.01M PBS)、LPS刺激加少量外泌体处理牙髓炎组(Pulpitis+LPS-Ex(50μg/m L))、LPS刺激加大量外泌体处理组(Pulpitis+LPS-Ex(100μg/m L))进行擦面行为测试,并通过Western Blot、免疫荧光染色、实时定量PCR检测延髓背角小胶质细胞在蛋白水平、分子水平的极化状态。实验结果表明:通过尾静脉注射经LPS刺激巨噬细胞产生的外泌体能够改变牙髓炎小鼠延髓背角小胶质细胞的极化方向,即由M1向M2转变;注射外泌体后的牙髓炎组小鼠疼痛行为明显减弱,且LPS-Ex浓度越大,疼痛减弱作用越显著。结论:1.牙髓炎发生早期,延髓背角小胶质细胞主要向M1极化且疼痛反应剧烈,牙髓炎发展后期,延髓背角小胶质细胞主要向M2极化且疼痛反应明显减弱,小胶质细胞极化状态与疼痛程度相关。2.LPS刺激巨噬细胞产生的外泌体能够促进小胶质细胞由M1向M2极化。3.注射经LPS刺激巨噬细胞产生的外泌体能够使延髓背角M1极化的小胶质细胞向M2极化转变,并缓解牙髓炎小鼠疼痛行为。